在争夺王位的战斗中,印度跳蚁会收缩和再生它们的大脑

这些昆虫可以经历剧烈但可逆的身体变化。
An ant on a bright green leaf.
印度跳蚁为了成为新的生育者,会缩小它们的大脑。Egor Kamelev/Pexels

王后地位令人垂涎。如此令人垂涎,以至于印度跳蚁会收缩它们的大脑并扩张它们的女王管,仅仅是为了争夺王位。

蚁群是一个家庭事务:大多数蚁群只有一只蚁后,她是族群中唯一的繁殖成员,而工蚁是她的孩子。蚁后通常无法被取代。但新的研究表明,对于印度跳蚁而言,大量的工蚁会经历剧烈的生理变化,重新获得繁殖能力并争夺王位。竞争者会将它们自己的大脑缩小高达 25%,最小化它们的毒液囊,并扩张它们的女王管,同时将它们的卵子(或卵)增加七倍。这些研究结果发表在《英国皇家学会会刊 B》杂志上。

这些变形蚂蚁被称为“伪蚁后”(“gamergates”——发音类似于“ga-mer-gates”),这与 2014 年的互联网运动不同。为了研究它们的行为和生理,科学家们在实验室饲养的 30 个印度跳蚁群中,每个蚁群识别了两只伪蚁后。他们让一只伪蚁后保持原样,并通过单独隔离将另一只恢复为工蚁身份。然后,研究人员将恢复的伪蚁后重新放回它们的蚁群中,观察并比较这对蚂蚁之间的行为和生理变化。

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研究作者发现,被隔离的伪蚁后可以在短短六到八周内恢复到工蚁的生理状态。在这段时间里,它们的大脑、毒液囊和卵巢会重新塑形,以匹配它们的工蚁同伴。这种可逆性令人瞩目。虽然像蜜蜂这样的其他物种可以改变它们大脑的体积,但印度跳蚁是第一个已知能够撤销这些变化的昆虫物种。正是这种能力赋予了印度跳蚁工蚁在蚁后死亡时争夺王后地位的机会,如果失败,还可以变回工蚁。

争夺王位的斗争是一场长达 40 天、可能涉及半数蚁群劳动力的统治权比赛。在这场大规模的争斗中,会出现五到十只伪蚁后,它们在经历转变的同时,成功地用触角击败了其他所有竞争者。最终,这些获胜者会产生信息素,迫使蚁群像对待王后一样对待它们,从而巩固了它们的地位,并允许它们余生都作为一群蚂蚁的生育者生活。

作者写道,成为伪蚁后很可能需要大脑缩小,以便蚂蚁“将更多资源转移到卵子生产,因为维持大脑组织在代谢上代价高昂”。它们的毒液囊也会减小,因为消灭对蚁群的致命威胁通常不是蚁后的职责。另一方面,在放弃王位并恢复到工蚁身份时,大脑和毒液囊需要再次扩张,因为它们的功能对于完成觅食任务是必需的。

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肯尼索州立大学生物学家兼研究作者克林特·佩尼克(Clint Penick)告诉《纽约时报》,“看到它们能够完全恢复到之前的大小,真是太神奇了。”“这个物种表现出了惊人的可塑性。”

 

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Hannah Seo

特约撰稿人,科学

Hannah Seo 是 Popular Science 的科学撰稿人。她于 2020 年以实习生身份加入,此后一直为 Popular Science 的网站和季度杂志定期投稿。Hannah 的报道涵盖了从 COVID-19 到罕见的考古发现等各种主题,她总是乐于讨论奇特的海洋生物或神经心理学的奥秘。


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