科学家解开了白蚁国王和蚁后为何实行一夫一妻制的谜团

白蚁通过失去基因,特别是与精子竞争和新陈代谢相关的基因,从简单的祖先进化出复杂的社会结构。

来源:Scientific Inquirer

白蚁是地球上最成功的动物之一,形成了数量可达数百万的庞大社会。但如此复杂的社会系统是如何从看起来很像今天的蟑螂的孤独祖先进化而来的呢?

悉尼大学的新研究发现了一个令人惊讶的答案:白蚁并不是通过获得新基因而变得更加复杂的社会性,而是通过失去它们——包括与精子竞争相关的基因。这些发现为一夫一妻制对于复杂昆虫社会的进化是否至关重要这一长期存在的问题提供了新的线索。

这项发表在《科学》杂志上的国际研究将白蚁的进化追溯到普通蟑螂——包括现代“家养”蟑螂的祖先——它们开始以枯木为食。这种饮食习惯的转变引发了一系列遗传和社会变化,最终产生了白蚁及其高度组织化的蚁群。

这项研究是与来自中国、丹麦和哥伦比亚的研究人员进行的国际合作。

“白蚁是从蟑螂祖先进化而来的,它们开始生活在室内并吃木头,”该论文的资深作者、悉尼大学生命与环境科学学院的 Nathan Lo 教授说。 “我们的研究表明,当它们专门吃这种劣质饮食时,它们的DNA首先发生了变化,然后当它们成为群居昆虫时又发生了变化。”

为了揭示这些变化,研究人员对蟑螂、木蟑螂(生活在小家庭群体中的近亲)以及具有不同社会复杂程度的多种白蚁物种的高质量基因组进行了测序和比较。

最引人注目的发现之一是白蚁和蟑螂的基因组比蟑螂的基因组更小、更简单。随着白蚁越来越依赖群体内的合作和食物共享,许多与新陈代谢、消化和繁殖相关的基因已经丢失。

图片来源:Jan Sobotnik/悉尼大学