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圖文無關
龜蟻中的大兵蟻看起來就像是從日本動畫電影裡跑出來的真實生物。這些棲息在樹上的螞蟻頭上戴著亮晶晶的超大腦袋，它們會用這些腦袋堵住巢穴的入口——本質上就像一扇活門。
但並不是所有的大兵蟻頭部形狀都一樣：有些大兵蟻頭部類似於人孔蓋，能夠完美地密封巢穴的入口。其他的則是方頭，多個成員會將這些方頭組合成一個屏障，就像斯巴達軍隊重疊的盾牌。這種頭部形狀的變化並不只是自然界的另一種古怪現象，它還可以揭示物種填補生態龕位的進化方式。發表在《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)雜誌上的一項新研究顯示，這種進化方式並不會總是朝著特殊化的方向發展，有時候，它也可以把一個物種帶回到一個更原始的階段。
洛克菲勒社會進化和行為實驗室的負責人丹尼爾·克羅諾爾(Daniel Kronauer)說：「通常情況下，你會認為一個物種一旦進化變得複雜之後，它就會被困在那個非常狹窄的生態位裡。但龜蟻是一個非常有趣的例子，它們有很多進化退化的活動，反映了動態的進化軌跡。」
進化中的匹配
像許多其他群居的昆蟲一樣，龜蟻內部也有著不同的分工，負責不同分工的龜蟻經常進化出與它們分工相適應的誇張特徵。對於大兵蟻來說，這個進化過程就產生了各種形狀的大腦袋。
這項新研究的主要作者、喬治華盛頓大學的生物學家斯科特·鮑威爾(Scott Powell)說：「最小和最大的龜蟻頭之間有高達4倍的差異。為了幫助人們想像這一點，我經常說，最小的那種龜蟻能夠舒服地坐在最大的龜蟻的頭上。」
龜蟻大兵蟻頭部的形狀和大小取決於他們所居住的隧道類型。這種螞蟻不會自己挖隧道，它們會進入那些早就被蛀木甲蟲挖空的隧道。Kronauer說，由於舊隧道大小不一，所以為了能夠佔據隧道，螞蟻會迅速進化。
因此，龜蟻頭和隧道之間的關係就可以為自然選擇提供一個獨特而清晰的視角。研究人員可以很容易地將一個特徵(頭圍)，與龜蟻通過進化去適應的生態特徵進行比較，那就是巢穴入口的大小。正如Kronauer所說，「這完全是1：1匹配的相同比例。」
一個動態的過程
為了研究不同龜蟻頭部形狀的進化歷程，研究人員將89種龜蟻按照方形、圓頂、圓盤和碟形的頭部形狀進行了分組。這些龜蟻中還包括了一群沒有大兵蟻的龜蟻。然後，他們利用先前收集到的物種遺傳信息，研究了這些群體之間的進化關係。
如果進化是單向的話，那麼最早出現在4500萬年前的龜蟻應該完全沒有大兵蟻，然後逐漸向特殊化進化——從多普遍型、方頭的大兵蟻開始，一直到那些高度特殊化的頭型。
但新的分析表明事實並非如此。相反，研究人員追蹤到它們最古老的共同龜蟻祖先很可能是一種方頭龜蟻。那個祖先後來形成了一系列的物種，從完全沒有士兵的物種到其他具有不同特殊化程度的物種。在某些情況下，隨著時間的推移，更特殊化的物種還會改變進化方向，進化回更普遍的頭部形狀。
Powell 說，在使生物體的形狀與它們所處的環境相適應方面，這一發現很好地說明了大自然的靈活性是多麼驚人。
Kronauer補充道：「進化的空間實際上比我們之前想像的要大得多。」
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