論文標題：Phylogenomics of palearctic Formica species suggests a single origin of temporary parasitism and gives insights to the evolutionary pathway toward slave-making behaviour
作者：Jonathan Romiguier et al
數字識別碼：10.1186/s12862-018-1159-4
在近期發表於BMC Evolutionary Biology的一篇文章中，研究人員利用系統發育基因組學分析來解密蟻屬中螞蟻間的關係，為奴役行為的進化起源提供建議。他們為這一困擾了幾代生物學家甚至達爾文本人的行為提供了一種解釋。
血紅林蟻（Formica sanguinea）是一種蓄奴的物種，可以侵入其奴役蟻的巢穴，捕捉其中生活的螞蟻。
無可否認，蟻丘中生命間複雜的社會結構令人著迷，並且蟻屬某些物種的奴役行為可作為社會寄生的典型例子。
奴隸制的演化進程吸引著一代又一代的自然科學家，並引發了根植於達爾文“物種起源”理論中的一場討論。
進化論之父表示，蟻屬中的奴役通過所謂的“臨時寄生”這一中間步驟逐步演化。 這一假設得到了一些現代研究者的支持，但其他科學家提出了另一種解釋，認為寄生蟻群通過幾次獨立演化而形成。
為了解答這一長達150年的分歧，Jonathan Romiguier與來自洛桑大學、蒙彼利埃、不列顛哥倫比亞省和赫爾辛基的一組研究人員利用現代系統進化基因組學方法，最終揭開了古北區蟻屬亞屬中的複雜關係。
使用實驗和生物信息學相結合的方法，Romiguier和同事們建立了系統發生樹來重建四個蟻屬亞屬的演化過程。根據系統發生樹的分支，我們可以追溯古北區蟻屬的歷史，強調了從自由到奴隸制過程中的關鍵時間點。
蟻屬的分子系統發生
圖片來自論文
自由生活的Serviformica位於進化樹的基部，這是唯一能夠獨立形成蟻群的群體，表明蟻屬有著獨立形成蟻群的自由生活祖先。
沿著進化樹，蟻屬發生了演化，可以發現一個單獨的分支涵蓋了其他亞屬，包括Coptoformica, Formica s. str.以及存在奴役行為的Raptiformica屬。
它們有某些共有的特徵，例如喪失了獨立建立新蟻群和臨時寄生蟻群的能力，這表明它們的親緣關係很近，它們共同的祖先開始寄生於Serviformica巢中，並將這種能力傳給了這三個亞屬。
Coptoformica和Formica s. str.亞屬也被稱為“木螞蟻”，它們依賴奴役以外的機制來建立新蟻群。他們通常會進行“萌芽”，這是一個新蟻后和工蟻離開並在附近建立新蟻群的過程。這種行 為導致了許多相互連接巢穴並形成超級蟻群，並且被認為是對寒冷棲息地的適應，然而成功建立獨立蟻群會受到蟻后高死亡率的限制。在這種情況下，經常觀察到巢穴間蟻群的轉移。
木螞蟻可以進行所謂的“臨時寄生”，在這種情況下，新蟻后進入Serviformica蟻的巢穴，驅逐和替換原來的蟻后，並利用原巢穴中的工蟻來幹活。隨著時間的推移，原來的工蟻逐漸被臨時寄生蟻后的後代所取代。
隨後，Raptiformica除臨時寄生之外，還形成了主動奴役的獨有特徵。這可以從Serviformica巢穴進行季節性的種間搶奪，從而增加工蟻勞動力。在奴役之後，Serviformica工蟻仍然表現得像在自己的蟻群中。
在這種情況下，木螞蟻典型的蟻群交換可能在領地戰爭中演變為自私的掠奪，最終成為Raptiformica中觀察到的種間奴役行為。
對蟻屬演化關係的深層分析形成了一種理論，該理論證實了達爾文最早的假設。
系統發育的分支順序表明，奴役的進化途徑有一個單一起源，然後分幾步演化，臨時寄生可以被視為自由生活螞蟻和蓄奴寄生蟻之間的中間步驟。
在討論這段演化過程的最後，我們可將Romiguier的系統發育樹視為“物種起源”中所描述的經典模型的有力支持，它為解答螞蟻奴役演化過程的世界性難題添加了新證據。
摘要：
Background
The ants of the Formica genus are classical model species in evolutionary biology. In particular, Darwin used Formica as model species to better understand the evolution of slave-making, a parasitic behaviour where workers of another species are stolen to exploit their workforce. In his book “On the Origin of Species” (1859), Darwin first hypothesized that slave-making behaviour in Formica evolved in incremental steps from a free-living ancestor.
Methods
The absence of a well-resolved phylogenetic tree of the genus prevent an assessment of whether relationships among Formica subgenera are compatible with this scenario. In this study, we resolve the relationships among the 4 palearctic Formica subgenera (Formica str. s., Coptoformica, Raptiformica and Serviformica) using a phylogenomic dataset of 945 genes for 16 species.
Results
We provide a reference tree resolving the relationships among the main Formica subgenera with high bootstrap supports.
Discussion
The branching order of our tree suggests that the free-living lifestyle is ancestral in the Formica genus and that parasitic colony founding could have evolved a single time, probably acting as a pre-adaptation to slave-making behaviour.
Conclusion
This phylogenetic tree provides a solid backbone for future evolutionary studies in the Formica genus and slave-making behaviour.
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期刊介紹：BMC Evolutionary Biologyis an open access, peer-reviewed journal that considers articles on all aspects of molecular and non-molecular evolution of all organisms, as well as phylogenetics and palaeontology.
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