科学家预测蚂蚁battle输赢

时间：2021-02-21 00:00:00 来源：网络整理

纽约大学发表在《基因》杂志上的一项研究表明，虽然蚂蚁的格斗比赛持续了一个多月，但决斗前三天行为和基因表达的变化可以准确预测谁将获胜。

“尽管在失去女王后，蚁群的社会发生了长期的动荡，但这些决斗比赛的获胜者很快就确定了，”纽约大学生物学教授克劳德·德斯普兰（Claude Desplan）说。“我们的发现可能为繁殖和衰老的适应性提供线索，因为赢得决斗的工蚁，或称伪蚁后，比普通工蚁获得产卵能力和寿命更长。这表明环境的变化能够极大地影响社会的结构。”

社会昆虫的种姓制度创造了一种分工，昆虫专门从事特定的任务。蜂王负责繁殖，而工作人员则负责维护蚁群——照顾幼崽、觅食和猎食、清洁和保护巢穴。

在许多昆虫社会，当蜂王死亡时，整个蚁群也会因为缺乏繁殖而随之死亡。然而，在跳镰猛蚁（Harpegnathos saltator）中，“等级转换”发生在女王死后。当蚁后还活着的时候，她会分泌信息素来阻止雌性工蚁产卵，但是当她死后，工蚁们会感觉到信息素的缺乏，开始互相争斗，以取得最高的地位。

这些蚂蚁会参加决斗比赛，用触角互相攻击，这种比赛可以持续一个多月。当大多数蚂蚁在比赛中很快恢复正常工作时，获胜者会变成伪蚁后——也被称为配子体——并获得新的行为和角色。通过这一转变，它们的预期寿命显著增加（从7个月增加到4年），并开始产卵，使群体得以生存。

在基因与发育研究中，纽约大学的研究人员探索了在工蚁向假蚁后过渡的早期阶段，跳镰猛蚁社会行为的变化以及伴随而来的基因表达的变化。

他们发现，早在决斗三天后，仅仅根据决斗行为就可以准确预测获胜者。获胜并成为伪皇后的工蚁决斗水平要高得多——头五天的搏斗量大约是原来的两倍——而剩下的工蚂决斗的次数要少一些，它们继续从事清洁和狩猎等其他工作。

“尽管决斗比赛持续数周，我们能够预测哪只蚂蚁会在三天内变成假蚁后。”

通过比较决斗蚂蚁和非决斗蚂蚁的生物样本和基因表达，研究人员随后确定了与工蚁到伪蚁后过渡相关的变化。分子分析显示，大脑可能是蚂蚁决斗和早期等级决定的驱动力，其他组织则从大脑中获取线索。

研究人员发现，对失去蚁后做出反应的第一个基因在大脑中，提示嗅觉系统感知到的皇后信息素的缺乏会影响大脑神经激素因子。大脑中的这些变化随后导致社会行为的改变，以及身体其他部位（包括卵巢）的激素介导的生理变化。

“行为和分子数据——特别是大脑中基因表达的变化——都向我们表明，在群体的社会结构改变后，新的伪蚁后会很快被确定。”

其他研究作者包括第一作者Giacomo Mancini和Nikos Konstantinides，以及Apurva parikh、Jakub Mlejnek和Hua Yan。这项研究得到了霍华德休斯医学院合作创新奖（2009005）、美国国家卫生研究院（R21-GM114457、R01-EY13010、R01-AG058762和F32AG044971）、EMBO（365-2014）和人类前沿科学计划（LT000122/2015-L）的支持。

Journal Reference:

Comzit Opachaloemphan, Giacomo Mancini, Nikos Konstantinides, Apurva parikh, Jakub Mlejnek, Hua Yan, Danny Reinberg, Claude Desplan. Early behavioral and molecular events leading to caste switching in the ant Harpegnathos. Genes & Development, 2021; DOI: 10.1101/gad.343699.120

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MLA ApA Chicago New York University. "In dueling ants vying to become queen, behavioral and molecular cues quickly determine who will win." ScienceDaily. ScienceDaily, 18 February 2021. <www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210218151139.htm>.New York University. (2021, February 18). In dueling ants vying to become queen, behavioral and molecular cues quickly determine who will win. ScienceDaily. Retrieved February 20, 2021 from www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210218151139.htmNew York University. "In dueling ants vying to become queen, behavioral and molecular cues quickly determine who will win." ScienceDaily. www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210218151139.htm (accessed February 20, 2021).

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