2020年3月,SCIENCE CHINA Life Sciences(《中國科學:生命科學》英文版)發表了首都師範大學生命科學學院任東教授團隊題為「Cretaceous ants shed new light on the origins of worker polymorphism」(白堊紀螞蟻群揭示了工蟻多型現象的起源)的原創性工作,為探究螞蟻工蟻多型現象的早期演化提供了新的證據。
螞蟻在生活中十分常見,目前已知的現生螞蟻有14000餘種,呈世界性分布。最早的螞蟻化石記錄可以追溯到距今1億年的白堊紀中期,化石證據表明螞蟻的真社會性在那個時候已經出現了。「多型現象」被認為是現生螞蟻真社會性的一個重要特徵,不僅體現在同種螞蟻的工蟻、蟻后、雄蟻在形態上的差異,還更加細緻地體現在因工蟻體型大小不同而執行多種分工(工蟻多型)。白堊紀時期有翅型蟻后十分少見。而「工蟻多型」被認為與螞蟻多型的早期起源和分工差異息息相關,但該觀點缺乏化石證據。化石螞蟻中工蟻的多型現象以前從未報導過。
圖1. 兇猛扎格拉斯蟻(Zigrasimecia feroxPerrichot, 2014)的有翅型蟻后
首都師範大學生命科學學院教育部創新團隊對保存於緬甸琥珀的螞蟻—兇猛扎格拉斯蟻(Zigrasimecia feroxPerrichot, 2014)進行了研究。兇猛扎格拉斯蟻(Z. ferox)的蟻后不僅翅脈保存完整,而且還發現了19隻保存完好的工蟻,測量結果顯示工蟻的體型大小變化、複眼長和寬、頭部長度和中軀長度等數據均展現出顯著的連續線性變化。
圖2. 兇猛扎格拉斯蟻(Zigrasimecia feroxPerrichot, 2014)工蟻多型現象分析
這一結果不僅證明了上述工蟻全部屬於同一種,還表明在同一種群中不同體型大小工蟻之間存在著等距增長。這種等距增長與螞蟻的多型,以及工蟻在種群中多種分工偏好息息相關。上述結果還證實了以體型大小變化為基礎的工蟻多型現象至少在白堊紀中期已經出現,這一現象的存在,為提高螞蟻種群內資源優化、提高效率,起到重要作用。
該論文以首都師範大學生命科學學院碩士生曹慧佳及美國華盛頓長青州立大學Brendon Boudinot博士為共同第一作者,任東教授和高太平教授為共同通訊作者,首都師範大學教授史宗岡博士共同參與了該項研究。
該研究受到教育部創新團隊發展計劃、國家自然科學基金項目、北京市高水平教師創新團隊項目的資助。