·在演化的長(zhǎng)河中，物種間的界限并非不可逾越。

“龍生龍，鳳生鳳”是生物學(xué)的一條基本法則，生物體產(chǎn)生的后代必然屬于同一物種。近日一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，一種名為伊比利亞收獲蟻（Messor ibericus）的螞蟻可能顛覆了這個(gè)常識(shí)：它們的蟻后可以產(chǎn)下兩個(gè)不同物種的螞蟻。該研究由來自法國(guó)蒙彼利埃大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科研團(tuán)隊(duì)完成，于9月3日發(fā)表在《自然》（Nature）雜志上。

蟻群里的個(gè)體通常分為三類，包括負(fù)責(zé)產(chǎn)卵的蟻后，為繁殖提供精子的雄蟻以及負(fù)責(zé)覓食、養(yǎng)育、筑巢的主要“勞動(dòng)力”工蟻。

研究發(fā)現(xiàn)，伊比利亞收獲蟻的工蟻體內(nèi)帶有另一種“工匠收獲蟻”（Messor structor）的基因，但這并非雜交的結(jié)果，而是蟻后從工匠收獲蟻雄蟻的精子直接克隆出來的“復(fù)制品”。這一“異種生殖”現(xiàn)象不僅刷新了人類對(duì)螞蟻生殖機(jī)制的認(rèn)知，還首次提供了雌性主動(dòng)“繁殖”另一物種的直接證據(jù)。  

研究人員在伊比利亞收獲蟻的工蟻體內(nèi)發(fā)現(xiàn)工匠收獲蟻的基因后，很快意識(shí)到了一個(gè)問題：這些工蟻在意大利西西里島的棲息地距離已知的工匠收獲蟻種群有上千公里之遙，它們是如何跨越千山萬水完成交配的？

為了解開這個(gè)謎題，研究團(tuán)隊(duì)耗時(shí)五年，對(duì)歐洲超過120個(gè)蟻群進(jìn)行了研究，并對(duì)數(shù)百只螞蟻進(jìn)行了基因組測(cè)序。當(dāng)他們將伊比利亞收獲蟻蟻后產(chǎn)下的卵帶回實(shí)驗(yàn)室培育時(shí)，驚人的一幕發(fā)生了：從同一個(gè)蟻后產(chǎn)下的卵中，孵化出了兩種外形截然不同的雄蟻——一種毛發(fā)濃密，另一種幾乎沒有毛。

在螞蟻分類學(xué)中，毛發(fā)是區(qū)分物種的重要特征之一?；驕y(cè)序證實(shí)了他們的猜想：毛發(fā)濃密的雄蟻是純種的伊比利亞收獲蟻，而那些幾乎無毛的雄蟻，其細(xì)胞核DNA竟完全屬于遠(yuǎn)在千里之外的建造收獲蟻。然而，這些“異族”雄蟻的線粒體DNA（由母方遺傳）卻又和它們的伊比利亞收獲蟻母親完全一致。

這意味著，伊比利亞收獲蟻蟻后不僅能產(chǎn)下本物種的后代，還能“憑空”生出另一個(gè)物種的雄蟻。

研究人員推斷，這個(gè)演化故事的起點(diǎn)是一種被稱為“精子寄生”（sperm parasitism）的現(xiàn)象。在數(shù)百萬年前，伊比利亞收獲蟻的蟻后因某種未知原因失去了生產(chǎn)本物種工蟻的能力。為了維持蟻群的運(yùn)作，它們不得不“借用”生活在附近的工匠收獲蟻雄蟻的精子，與自己的卵結(jié)合，生產(chǎn)出兼具兩個(gè)物種基因的混血工蟻。這些混血工蟻構(gòu)成了蟻群中主要的勞動(dòng)力。

然而，這種生殖策略嚴(yán)重依賴于建造收獲蟻種群的地理鄰近性，對(duì)于蟻后來說，尋找異種雄蟻交配是一件既耗時(shí)又不穩(wěn)定的“麻煩事”。

為了擺脫這種束縛，伊比利亞收獲蟻演化出了一種更為高效且驚人的策略——“性馴化”（sexual domestication）。它們不再需要在野外尋找工匠收獲蟻雄蟻，而是直接利用儲(chǔ)存在自己體內(nèi)的異種精子，通過一種特殊的克隆過程來生產(chǎn)它們。

伊比利亞收獲蟻（左）蟻后通過利用儲(chǔ)存在自己體內(nèi)的精子直接“克隆”工匠收獲蟻（右）。圖片來自論文

具體來說，蟻后在產(chǎn)卵時(shí)，能夠設(shè)法“刪除”卵細(xì)胞中屬于自己的細(xì)胞核DNA，僅保留細(xì)胞質(zhì)和線粒體，然后讓儲(chǔ)存的建造收獲蟻精子進(jìn)入這個(gè)“空”卵。這個(gè)過程類似于雄性單性生殖（androgenesis），最終發(fā)育成一個(gè)細(xì)胞核基因幾乎完全來自“父親”的雄蟻。

就像人類馴化牲畜一樣，它們最終控制了曾經(jīng)在野外利用的雄蟻的繁殖。通過這種方式，伊比利亞收獲蟻在自己的巢穴內(nèi)維持了一個(gè)可再生的、克隆的建造收獲蟻雄蟻?zhàn)V系，從而徹底擺脫了地理限制，得以在地中海地區(qū)廣泛擴(kuò)張。

研究團(tuán)隊(duì)將這種一個(gè)物種為了延續(xù)自身而必須產(chǎn)下另一個(gè)物種個(gè)體的繁殖模式，命名為“異種生殖”（xenoparous，xeno-意為“外來的”，-parous意為“生產(chǎn)”）。

該研究表明，在演化的長(zhǎng)河中，物種間的界限并非不可逾越。作者們指出，伊比利亞收獲蟻與工匠收獲蟻從最初的性寄生關(guān)系，已經(jīng)演化為一種奇特的共生關(guān)系——整個(gè)蟻群就像一個(gè)“雙物種超級(jí)有機(jī)體”，不同物種的個(gè)體（伊比利亞收獲蟻蟻后和雄蟻、工匠收獲蟻雄蟻、混血工蟻）各司其職，共同構(gòu)成一個(gè)緊密的繁殖單位。

該現(xiàn)象中還有很多謎團(tuán)有待繼續(xù)研究，如蟻后的遺傳物質(zhì)是何時(shí)以及如何從卵中移除的。研究團(tuán)隊(duì)指出，理解螞蟻的這種自然克隆過程或許能為科學(xué)家在其他物種中進(jìn)行人工克隆提供新的思路和啟示。

參考文獻(xiàn)：

Juvé, Y., Lutrat, C., Ha, A. et al. One mother for two species via obligate cross-species cloning in ants. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09425-w