具有高度社会分工的蚂蚁，在社会角色固化的过程中，它们的大脑发生了怎样的变化？近日，我国科学家通过构建法老蚁不同品级大脑单细胞转录组图谱，揭示了社会性昆虫在品级分化过程中出现脑结构和功能特化的现象、蚁后成熟过程中大脑的可塑性变化，挖掘了调节其生殖力和寿命的关键细胞类群。
6月16日23点，该研究在权威学术期刊《自然·生态与演化》上发表。
一窝蚂蚁形成一个“超个体”
蚁的生活史有卵、幼虫、蛹和成虫4个阶段，每年一定时期，许多种产生有翅的雄蚁和雌蚁，飞往空中交配。雄蚁不久死去，受精的蚂蚁成为蚁后，然后脱去翅膀，开始建立新巢。蚁群中蚁后产下的当年第一批卵，在每年春季蚁群苏醒之时。
蚂蚁起源于1亿4千万年以前的白垩纪时代，是陆地上最兴盛的社会性昆虫类群，现存约2万多个物种。它们广布于除极地冰原以外的所有陆地生态系统，是生物演化历程中最成功的动物类群之一。蚂蚁在演化上的成功与其具有高度社会化的特性紧密相关。在一个蚁群中，逐渐分化出形态、生理与行为均不同的品级。
一个成熟的典型蚂蚁群体内至少存在4种不同的品级，分别是工蚁（worker）、雄蚁（male）、处女繁殖蚁（gyne）以及蚁后（queen）。
法老蚁的社会品级分化（刘薇薇等制）
现在有一个被学界普遍接受的观点，即认为整窝蚂蚁是一个“超个体”，每个蚂蚁都是这个超个体的一个“细胞”，工蚁是它的“体细胞”，而繁殖蚁则是它的“生殖细胞”。
企业回dNTP，deoxy-ribonucleosidetriphosphate（脱氧核糖核苷三磷酸）的缩写。是包括dATP,dGTP,dTTP,dCTP,等在内的统称，N是指含氮碱基，代表变量指代A、T、G、C等中的一种。在生物DNA合成中，以及各种PCR（RT-PCR（reversetranscriptionPCR）、Real-。
不同品级蚂蚁脑结构差异显著
为了进一步揭示蚂蚁品级分化的内在机制，研究团队以法老蚁为模式生物，通过单细胞转录组测序技术展开了研究。
蚁的生活史有卵、幼虫、蛹和成虫4个阶段，共8～10周。蚁后终生产卵。工蚁是做工的雌蚁；兵蚁较大，保卫蚁群。每年一定时期，许多种产生有翅的雄蚁和蚁后，飞往空中交配。雄蚁不久死去，受精的蚁后脱去翅膀，开始建立新巢。
法老蚁是一种适应性极强、对生长环境要求低、世界上广泛分布的蚂蚁。其个体小，繁殖快，发育周期短，群体数量庞大。法老蚁蚁群内可同时存在多个蚁后，可以在巢内自交，可诱导产生新的生殖蚁，易于在实验室多代大量饲养，这使得它成为社会性昆虫研究极佳的模式物种。
法老蚁不同品级脑结构三维结构重建（Bjarke H. Dethlefsen等 绘）
“我们的研究显示，比起不具有社会性的果蝇，法老蚁脑中负责高级认知功能的蘑菇体细胞的丰度显著提高了。”论文的共同通讯作者中国科学院昆明动物研究所的刘薇薇副研究员介绍。
1、蚁后的产生 一般来说，蚁后在成为蚁后以前会通过婚飞的方式进行交配，会从空中降落到地面，它会在地下挖一个直径十几毫米米的通道，在较深的地方会建一个小房子供自己产卵。在此期间，蚁后会折断自己的四肢以供自己产。
蚁后成熟过程中大脑发生显著重塑
“我们还看到了处女繁殖蚁在交配后转变为蚁后的过程中，大脑发生了明显的可塑性变化。”刘薇薇指出，“很多细胞类群的丰度都变化明显。”其中，视叶细胞类群丰度降低，而多巴胺细胞及其下游神经肽细胞丰度增加，一类具有神经保护功能的胶质细胞丰度也显著增加，“这说明在蚁后成熟过程中，大脑细胞类群的变化以及神经环路的重塑，决定了蚁后职责功能的转变及其寿命的极度延长”。
法老蚁不同品级的脑细胞相对丰度（李启业等绘）
论文的共同通讯作者浙江大学求是讲席教授、生命演化研究中心主任张国捷教授指出，这项工作提示了蚂蚁不同品级个体的社会分工和展现出的行为差异与其大脑不同的特化程度有关。他总结，不同品级个体的大脑有不同方向和程度的特化，彼此之间又功能互补，执行不同的社会行为和功能，从而使得整个蚁群能够同时拥有生殖、育幼、觅食、防御等全面的功能。
图片：受访者提供
在老的蚁后即将死亡的时候，它就会产下一些蚁卵，这些蚁卵都是将来能长为“蚁后”的个体的，但由于有的个体在成长中夭折了，或是先天营养条件差而被蚁群淘汰，最后蚁群也是将一只最能“传宗接代”的蚁继承新的“蚁后”之。
