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這是一種罕見的螞蟻,目前只在日本的9個地方發現過。它們和大多數螞蟻都不同:這個物種的所有個體都是蟻后,沒有工蟻,也沒有雄蟻——一個完全由“女王”組成的社會。
它叫Temnothorax kinomurai(下文簡稱T. kinomurai)。最近,研究人員將這種螞蟻的特殊生活方式發表在《當代生物學》 (Current Biology)上。
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T. kinomurai蟻后正在攻擊T. makora工蟻和蟻后(來源:原論文)
01
“鳩占鵲巢”的螞蟻
螞蟻復雜的社會關系一直令人著迷。大多數蟻群通常由3種類型的成員構成:負責繁殖的雌性蟻后、承擔覓食和育幼等日常工作的工蟻,以及與蟻后交配的雄蟻。
在膜翅目昆蟲中,常見的是單倍體-二倍體性別決定機制:蟻后與雄蟻交配后,受精的二倍體卵通常會發育成雌性個體,也就是工蟻或下一代蟻后;未受精的單倍體卵則會發育成雄蟻。
蟻后主要負責繁殖,工蟻則承擔巢穴中的大部分工作,包括尋找食物、照顧幼蟲、修筑巢穴以及抵御入侵者。
一個蟻群就像一個高度分工的社會系統,少則幾十只成員,多則可達上百萬只。建立并維持這樣的系統并不容易,于是,一些螞蟻在演化中選擇了另一條路:不自己建立王國,而是直接利用別人的成果。
這就是“寄生蟻”(parasitic ants)。
一些寄生蟻的蟻后會潛入另一種螞蟻的巢穴,通過化學信號或外形上的偽裝,讓宿主誤以為它是“自己人”。
隨后,它們可能會殺死原本的蟻后并取而代之,讓宿主的工蟻轉而為自己服務,照料自己的后代。
一些寄生蟻在成功占據巢穴后,甚至完全不會產生自己的工蟻,而是徹底依賴宿主的工蟻來維持整個蟻群。
T. kinomurai也是一種寄生蟻,但它比一般的寄生蟻還更進一步:它們不僅不需要自己的工蟻,甚至連雄蟻也不需要。
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T. kinomurai蟻后(來源:原論文)
那么,它們是如何繁殖的?
02
不需要雄性的繁殖策略
答案是:孤雌生殖(parthenogenesis)。
孤雌生殖在無脊椎動物中并不少見,在一些蛇類、蜥蜴甚至鳥類中也偶爾會出現。簡單來說,孤雌生殖是指雌性個體在沒有與雄性交配的情況下,也能夠產生后代。
在螞蟻所屬的膜翅目中,常見的方式是:卵細胞經過減數分裂后形成單倍體細胞,這些細胞再與彼此融合恢復為二倍體,最終發育成新的雌性個體。
會進行孤雌生殖的螞蟻并不少見,會寄生其他蟻群的螞蟻也不少見,但同時具備這兩種特性的,目前已知的只有T. kinomurai。
研究人員發現,年輕的T. kinomurai蟻后會主動入侵另一種螞蟻——Temnothorax makora(簡稱T. makora)的巢穴。
進入巢穴后,它會利用螫刺殺死宿主蟻后以及部分工蟻。隨后,它便成為這個巢穴新的“女王”,而幸存下來的T. makora工蟻則繼續維持巢穴運轉,并負責照顧它通過孤雌生殖產生的后代。
更特別的是,科學家通過野外觀察和人工飼養確認:生活在T. makora巢穴中的T. kinomurai蟻后,產生的后代全部仍然是蟻后,不會出現工蟻,也不會產生雄蟻。整個巢穴中的工蟻,全部來自宿主T. makora。
也就是說,這種螞蟻的社會結構中,真正屬于自己物種的成員,只有一代代不斷復制出來的“蟻后”。
該研究的通訊作者、德國雷根斯堡大學的于爾根·海因策(Jürgen Heinze)表示:“它們展現了一種全新的社會組織形式,為已經豐富多彩的螞蟻世界增添了另一個令人興奮的維度。”
03
演化的極致
不過,這種生存策略也伴隨著不低的風險。
研究人員從野外采集了6個完全由蟻后構成的T. kinomurai蟻群,并由此獲得了43只年輕蟻后。隨后,他們讓這43只蟻后嘗試入侵并接管宿主T. makora的蟻群。
結果,只有7只成功建立了新的蟻群。其余個體要么在進入宿主巢穴前就死亡,要么雖然成功潛入,卻最終被宿主工蟻殺死。
這說明,即使擁有“全員都是蟻后”的高擴散潛力,真正完成一次成功的寄生仍然十分困難。
不過,海因策也指出,孤雌生殖仍然帶來了巨大的擴張優勢。因為在T. kinomurai的蟻群中,一只蟻后可以產下大量新的蟻后,而這些后代不需要交配,就都能夠直接嘗試建立新的蟻群。
換句話說,即使只有一部分后代成功寄生,整體擴散效率仍可能高于依賴有性生殖的物種。
海因策認為:“這種物種可以被看作社會寄生演化的最后階段,凸顯了社會性昆蟲生活史的巨大靈活性。”
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T. kinomurai蟻后(來源:K. Kinomura via NewScientist)
當然,并不是所有進行孤雌生殖的螞蟻都會像T. kinomurai一樣只產生蟻后。
有些物種仍然會產生工蟻,另一些甚至在特定條件下也會產生雄蟻。
同樣,寄生蟻的形式也遠不止一種。有些寄生蟻并不會殺死宿主蟻后,而是附著在宿主蟻后身上生活,讓宿主繼續產下工蟻,并由這些工蟻同時撫育兩個物種的后代。
還有一些螞蟻則會直接“綁架”其他種類的工蟻,把它們帶回自己的巢穴中勞動。
無論是孤雌生殖,還是社會寄生,都是螞蟻在漫長演化過程中發展出的極端生存策略。
而T. kinomurai作為目前唯一已知同時具備這兩種特性的螞蟻,則把這種特化推向了一個極端:它們不需要雄蟻,不需要工蟻,只依靠一代代蟻后,維持著一個完全不同于常規螞蟻社會的世界。
撰文:冬鳶|審校:二七
參考資料:
[1] https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(25)01621-5
[2] https://www.newscientist.com/article/2516695-everyones-a-queen-the-ant-species-with-no-males-or-workers/
[3] https://antwiki.org/w/images/6/6e/Buschinger,_A._2009._Social_parasitism_among_ants_a_review_(Hymenoptera_Formicidae)._Myrmecological_News,_12,_219-235.pdf
[4] https://www.nature.com/scitable/knowledge/library/social-parasitism-in-ants-13256421/
[5] https://www.annualreviews.org/content/journals/10.1146/annurev-ento-120811-153710
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