不同龜蟻物種的兵蟻用腦袋封住巢穴入口
龜蟻的兵蟻就像是從日本動漫中走出來的生物一般，這些樹棲昆蟲長著亮晶晶的大頭，能用其堵住巢穴的入口。然而，並不是所有龜蟻的頭部形狀都一樣：有些兵蟻的腦袋如同井蓋，能完美地將洞道封住；有些兵蟻的頭部是方形的，它們組成的屏障讓人聯想到斯巴達軍隊的盾牌。這種頭部形狀的多樣化不僅揭示了自然界的一種古怪現象，還展示了物種是如何進化來佔據生態位的。
近日，發表在《美國國家科學院院刊》上的一項針對龜蟻的新研究顯示，進化並不總是朝著增強特異性的方向發展。有時，物種也會朝著泛化方向進化。
洛克菲勒社會進化和行為實驗室的負責人Daniel Kronauer說：“通常，一旦某個物種具有了特異性，它就會被困在那個非常狹窄的生態位裡。但龜蟻是一個非常有趣的具有動態進化軌跡的物種。”
像許多其他群居的昆蟲一樣，龜蟻家群中的個體具有不同的分工，常進化出與其工作相適應的誇張特徵。對兵蟻而言，它們進化出了各種形狀的大腦袋。
這項新研究的主要作者、喬治華盛頓大學的生物學家Scott Powell說：“龜蟻腦袋的大小差異可達4倍。為了幫助人們更好地理解這一點，我經常說，最小的物種能舒服地坐在最大物種的腦袋上。”
兵蟻頭部的形狀和大小取決於他們所居住的洞道類型。它們自己不會挖洞，而是直接佔據那些由鑽木甲蟲挖出的洞道。由於搶來的洞道有寬有窄，螞蟻會迅速多樣化以將其全部佔領。
研究人員發現，龜蟻的頭圍與巢穴入口大小完全吻合。因此，龜蟻腦袋和洞道之間的關係獨特而清晰地展示了自然選擇的過程。
為了研究不同頭部形狀的進化過程，研究人員將89種龜蟻按照頭部形狀進行分組：方形、圓頂、片狀或圓盤狀，其中包括了一些沒有兵蟻的龜蟻物種。然後，他們利用之前收集到的物種遺傳信息，對這些群體之間的進化關係進行了檢測。
如果進化是單向的，那麼最早在4500萬年前出現的龜蟻應該完全沒有兵蟻，隨時間推移逐漸向特異性進化——從泛化種開始，到方形腦袋，再到各種高度特化的腦袋形狀。
但新的分析結果表明事實並非如此。相反，研究人員發現最古老的共同祖先很可能是一個方形腦袋，隨後進化出一系列的物種，從完全沒有兵蟻的物種到具有不同特化程度的物種。在某些情況下，隨著時間的推移，某些特化物種會進化出更泛化的頭部形狀。
Powell說：“這一結果很好地展現了，在使生物體的形狀與其所處環境相適應方面，大自然的可塑性是多麼驚人。Kronauer補充道：“實際上，進化的空間遠比之前想象的大。”
期刊編號：1091-6490
原文鏈接：https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-03/ru-ros030920.php
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