不同龟蚁物种的兵蚁用脑袋封住巢穴入口
龟蚁的兵蚁就像是从日本动漫中走出来的生物一般，这些树栖昆虫长着亮晶晶的大头，能用其堵住巢穴的入口。然而，并不是所有龟蚁的头部形状都一样：有些兵蚁的脑袋如同井盖，能完美地将洞道封住；有些兵蚁的头部是方形的，它们组成的屏障让人联想到斯巴达军队的盾牌。这种头部形状的多样化不仅揭示了自然界的一种古怪现象，还展示了物种是如何进化来占据生态位的。
近日，发表在《美国国家科学院院刊》上的一项针对龟蚁的新研究显示，进化并不总是朝着增强特异性的方向发展。有时，物种也会朝着泛化方向进化。
洛克菲勒社会进化和行为实验室的负责人Daniel Kronauer说：“通常，一旦某个物种具有了特异性，它就会被困在那个非常狭窄的生态位里。但龟蚁是一个非常有趣的具有动态进化轨迹的物种。”
像许多其他群居的昆虫一样，龟蚁家群中的个体具有不同的分工，常进化出与其工作相适应的夸张特征。对兵蚁而言，它们进化出了各种形状的大脑袋。
这项新研究的主要作者、乔治华盛顿大学的生物学家Scott Powell说：“龟蚁脑袋的大小差异可达4倍。为了帮助人们更好地理解这一点，我经常说，最小的物种能舒服地坐在最大物种的脑袋上。”
兵蚁头部的形状和大小取决于他们所居住的洞道类型。它们自己不会挖洞，而是直接占据那些由钻木甲虫挖出的洞道。由于抢来的洞道有宽有窄，蚂蚁会迅速多样化以将其全部占领。
研究人员发现，龟蚁的头围与巢穴入口大小完全吻合。因此，龟蚁脑袋和洞道之间的关系独特而清晰地展示了自然选择的过程。
为了研究不同头部形状的进化过程，研究人员将89种龟蚁按照头部形状进行分组：方形、圆顶、片状或圆盘状，其中包括了一些没有兵蚁的龟蚁物种。然后，他们利用之前收集到的物种遗传信息，对这些群体之间的进化关系进行了检测。
如果进化是单向的，那么最早在4500万年前出现的龟蚁应该完全没有兵蚁，随时间推移逐渐向特异性进化——从泛化种开始，到方形脑袋，再到各种高度特化的脑袋形状。
但新的分析结果表明事实并非如此。相反，研究人员发现最古老的共同祖先很可能是一个方形脑袋，随后进化出一系列的物种，从完全没有兵蚁的物种到具有不同特化程度的物种。在某些情况下，随着时间的推移，某些特化物种会进化出更泛化的头部形状。
Powell说：“这一结果很好地展现了，在使生物体的形状与其所处环境相适应方面，大自然的可塑性是多么惊人。Kronauer补充道：“实际上，进化的空间远比之前想象的大。”
期刊编号：1091-6490
原文链接：https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-03/ru-ros030920.php
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