1月29日,中国科学院分子植物科学卓越创新中心的詹帅团队,还有华南师范大学生命科学学院的李胜团队,把他们的研究成果给《科学》杂志发了。这个工作持续了好几年,第一次从发育生物学的角度,给大家讲明白了蜚蠊目昆虫怎么一步步有了社会行为。 团队专门挑了两种虫子来研究:一种是还在跟着爸妈生活的水材蟑螂,另一种是已经有复杂分工的白蚁。他们用了高通量测序和基因组分析,发现当虫子的食物变得很单一的时候,比如只吃木头,营养获取方式的变化给社会性行为的出现带来了很大压力。 大家发现,大约在1.5亿年前,白蚁就已经独立发展出了非常有条理的社会体系,这可比膜翅目昆虫的社会化要早几千万年。科学家还通过仔细看基因的表达情况,把白蚁群体里不同角色分化的基因调控网络给画出来了。分析显示,兵蚁、工蚁这些角色的差别不是光靠行为来分的,而是因为一套很精密的表观遗传机制在起作用。 中国科学院院士吴孔明说这个研究建的模型很有创新价值。它不仅解释了白蚁怎么通过基因和环境的相互作用来维持群体稳定,还为理解蚂蚁、蜜蜂这些膜翅目昆虫,甚至是哺乳动物的社会行为演化提供了新的理论框架。这个跨类群的比较研究方法,让科学家能站在更广阔的视野上去看社会性的起源。 这个研究过程把行为生态学、基因组学、发育生物学这些学科的技术都用上了。他们给12种蜚蠊目昆虫的基因组做了系统分析,画出了社会性特征从简单到复杂的进化路线图。数据显示白蚁社会变得越复杂,它们消化木头的能力就越强,这证明了“营养驱动演化”的说法是对的。 这项工作说明中国在昆虫社会性演化研究方面已经走到了国际前列。他们发现的“营养特化-基因网络重构-社会行为出现”的演化路径,不仅能帮我们找到新的害虫防治靶点,还能从根本上加深我们对生物从单打独斗变成合作群体这个大飞跃的理解。随着这个理论在更多生物系统里被验证和应用,人类对自然世界组织规律的认识肯定会有大的提高。