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进化可以逆转–士兵蚂蚁的研究揭示了惊人的灵活性

时间：2022-04-06 16:25:07 来源：

乌龟蚂蚁士兵用精心制作的盔甲捍卫巢穴的入口：头部。

乌龟的蚂蚁士兵看起来像是日本动画电影中的真实生物。这些居住在树上的昆虫在发光的，可夸大的头上来回爬行，它们被用来阻挡巢穴的入口-本质上起着活门的作用。

并非所有的头部都是一样的：有些士兵的头部类似于人孔盖并完全密封了隧道入口。其他人则拥有方头，他们被组装成多人的封锁线，让人联想起斯巴达军队的重叠盾牌。这种多样的头部形状不仅揭示了自然界的另一种古怪怪异：它还可以揭示物种如何进化以填补生态位。在美国国家科学院院刊上发表的最新研究表明，这种演变并不总是一条通往专业化道路的路。有时，它可以使一个物种回到更普遍的阶段。

洛克菲勒社会进化与行为实验室负责人丹尼尔·克罗瑙尔（Daniel Kronauer）说：“通常，您会认为，一旦某个物种专门化，它就会陷入非常狭窄的领域。”“但是海龟蚂蚁是一个非常动态的进化轨迹的有趣例子，它来回往复很多。”

进化中的匹配

像居住在殖民地的许多其他社会昆虫一样，turtle蚂蚁专门从事不同的功能，通常会演变出适合其工作的夸张特征。对于士兵而言，这一过程导致了各种形状的大头颅。

乔治·华盛顿大学的生物学家，这项新研究的主要作者斯科特·鲍威尔说：“最小和最大的乌龟蚂蚁士兵头之间相差四倍。”“为了帮助人们理解这一点，我经常说最小的物种能够舒适地坐在最大的物种的头部。”

龟甲士兵头部的形状和大小取决于所涉物种所占据的隧道类型。蚂蚁不会自己挖地道，而是会搬进被无聊的甲虫挖出的地道。克罗瑙尔说，由于放下手的隧道可能太大或太小，蚂蚁会迅速渗透以占据它。

因此，乌龟头和隧道之间的关系可以提供对自然选择的独特清晰的洞察力。研究人员可以轻松地将一个特征-头围-与其进化来适应的生态特征进行比较：巢穴大小。正如Kronauer所说：“这是完全相同比例的1：1比赛。”

动态过程

为了考察各种头部形状的进化历程，研究人员根据士兵是否头部呈正方形，圆顶形，圆盘形或盘形头部，将89种海龟蚂蚁归类。他们还包括一群没有士兵的乌龟物种。然后，他们使用他们先前收集的物种遗传信息，检查了这些群体之间的进化关系。

如果说进化是一条单向的道路，那么大约在4500万年前出现的第一批海龟蚂蚁应该完全没有士兵，然后逐渐向专业化方向发展-从通才，方头的士兵开始，一直到那些具有高度野心的士兵。量身定制的菜头。

但是新的分析表明事实并非如此。相反，研究人员可以追溯到的最古老的共同祖先可能是方头。那个祖先继而形成了各种各样的物种，从根本没有士兵的物种到具有不同专业水平的其他物种。在某些情况下，更多的专业物种会随着时间的流逝而反转方向，演变为更通用的头部形状。

鲍威尔说，这一发现很好地说明了自然界如何灵活地使生物体的形状适应其所居住的环境。

Kronauer补充说：“进化所必须发挥的空间实际上比以前认为的要大得多。”

参考：斯科特·鲍威尔（Scott Powell），肖纳·普莱斯（Shauna L. Price）和丹尼尔·C·克劳瑙尔（Daniel J.C.
10.1073 / pnas.1913750117


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