湖北日报全媒记者 张真真

它们无处不在，却无法独立生存；它们不靠语言沟通，却能协同建造惊人巢穴；它们没有领袖意识，却有最严密的分工体系。它们的数量甚至超过了所有野生鸟类和哺乳动物的总和！

它们，就是蚂蚁。这些身长不足一厘米的小家伙，竟拥有足以令人类佩服的组织能力。

那么，蚂蚁是如何演化成地球上最庞大的社会系统之一？一项历时数年的全球合作研究给出了答案。

6月16日，由武汉华大生命科学研究院参与组织的“全球蚂蚁基因组联盟”（GAGA）在国际顶级学术期刊《细胞》（Cell）上发表了一项重磅研究，揭示了蚂蚁适应性辐射与社会性演化的遗传基础。

研究团队通过整合全球163种不同蚂蚁的全基因组数据，重构了蚁科的生命之树，涵盖现生蚂蚁16个亚科中的12个，343个属中的97个。这项成果不仅澄清了蚁科物种复杂的亲缘关系，更是将蚂蚁的共同祖先追溯到约1.57亿年前的侏罗纪晚期（那是恐龙称霸地球的时代！）

蚂蚁的系统发育关系及重要节点上社会性状形成（丁果 制）

研究团队发现，在蚂蚁共同祖先的基因组中，与嗅觉感知相关的基因家族发生了显著扩增，表明蚂蚁的共同祖先已经具备社会通信的关键分子机制。而在社会性复杂度高的正蚁类（Formicoid）（占现存蚂蚁约90%）的共同祖先中，则发现许多蚁后-工蚁品级分化关联的基因存在正选择信号，表明与蚂蚁社会分工相关的关键通路在白垩纪时期经历了强烈的选择压力，这些关键通路在蚂蚁品级制度建立中具有关键作用。

蚂蚁染色体数目变动范围非常大，单倍体染色体数目从1~60都有。通过对蚁科17个代表性物种的染色体结构进行比较，研究团队发现蚂蚁演化过程中染色体经历了大量的重排事件，尤其在如弓背蚁、大头蚁等物种丰富的属中，染色体重排速率显著上升。进一步研究发现，蚂蚁的染色体重排速率与物种多样性呈显著正相关，且远高于哺乳类、爬行类、鱼类等脊椎动物类群。

有趣的是，尽管蚂蚁染色体整体上具有较高的基因组重排速率，其基因组中仍保留了约970个保守共线性区域块，形成核心基因调控网络。这些核心网络不仅调控基础发育与代谢，同时也支撑了复杂社会系统功能的实现。

研究还发现，蚂蚁社会性状的演化受到一套高度保守的信号通路调控，包括保幼激素、MAPK和胰岛素三大信号通路。这些通路中的核心蛋白在决定蚂蚁个体身份，如蚁后与工蚁的分化中发挥着核心作用。

蚂蚁社会的复杂组织结构来源于多个表型性状与生活史特征之间的相互作用。研究发现，决定蚂蚁社会性的两个关键因素是巢穴的群体规模，以及蚁后与工蚁之间的分化程度。这两者为其他社会性状的演化（如工蚁的体型差异、生殖能力的丧失等）奠定了基础。

蚂蚁不同品级的演化（丁果 制）

文章共同第一作者、中国科学院大学与华大生命科学研究院联合培养博士熊子军介绍说：“我们的研究从基因水平、基因家族、基因调控网络和保守信号通路等多维度深入揭示了驱动蚂蚁社会性演化的分子遗传基础。”

役奴蚁方结俄蚁工蚁（大）和奴隶蚁原蚁小工蚁（小）（冉浩 摄）

华大生命科学研究院基因组多维解析技术全国重点实验室李启业研究员表示：“这是全球蚂蚁基因组联盟（GAGA）的首项重要研究成果。蚂蚁还有很多有趣的问题有待探究，包括蚁后为何能如此长寿、相同的基因组如何产生成表型截然不同的成体、蚂蚁核型快速演化的原因和意义是什么等。我们将进一步利用多组学技术深入探索蚂蚁社会的奥秘，期待在此领域迎来更多突破性发现。”