一种欧洲蚂蚁竟然能克隆其他物种

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科学家首次发现一种欧洲蚂蚁能克隆另一物种的雄性后代。这一发现颠覆了生殖生物学常识，揭示物种界限并非牢不可破。

一种欧洲蚂蚁竟然能克隆其他物种

同一只伊比利亚收获蚁的蚁后生产了多毛的雄性伊比利亚收获蚁(左图)和无毛的雄性结构蚁(右图)，尽管它们是远亲物种。这两种蚂蚁的线粒体DNA相同，但核DNA不同。

南欧地区，一种名为“伊比利亚收获蚁”(Messor ibericus)的蚂蚁被发现拥有惊人的能力：它们的蚁后竟然能克隆完全不同物种的雄性蚂蚁。这一发现彻底改写了生殖生物学的现有认知，迫使我们重新审视物种之间的界限。

通常，伊比利亚收获蚁蚁群中的工蚁都是杂交后代，蚁后必须与一种亲缘关系较远的物种——Messor structor——的雄蚁交配，才能维持蚁群的正常运作。但研究人员惊讶地发现，一些伊比利亚收获蚁群的附近根本没有M. structor蚁群。

“这非常、非常反常，简直就是一个悖论，”该研究的共同作者、蒙彼利埃大学的进化生物学家Jonathan Romiguier对《生命科学》杂志表示。起初，团队以为是样本采集出了问题，但随后他们又在69个区域发现了同样的情况。“我们不得不面对现实，并尝试在伊比利亚收获蚁群中寻找特别之处。”

为了解开这个谜团，Romiguier和他的团队深入研究后发现，伊比利亚收获蚁的蚁后也会产下包含M. structor雄蚁的卵，而这些雄蚁最终成为了工蚁的父亲。这项于9月3日发表在《自然》杂志上的研究，是首次记录到有动物在其正常生命周期中，能够产生另一个物种的后代。

“在研究初期，这在团队里听起来就像个笑话，”Romiguier回忆道，“但随着结果不断出现，它从一个笑话变成了一个严肃的假设。”

蚂蚁是真社会性昆虫，它们的蚁群是一个高度协作的“超级有机体”，主要由不育的雌性工蚁和少数可繁殖的雌性蚁后组成。雄蚁唯一的任务就是在交配飞行中使蚁后受精，并在之后不久死去。

蚁后一生只交配一次，并将这次交配所获得的精子储存在一个特殊器官里。之后，她会利用这些储存的精子产下新卵，这些卵将发育成三种后代：新蚁后、工蚁或雄蚁。然而，如果伊比利亚收获蚁蚁后与本物种的雄蚁交配，只能产生新的蚁后。这被认为是蚁后“自私基因”的结果——雄性M. ibericus的DNA通过偏向产生可繁殖的蚁后而非不育的工蚁，来确保其基因在世代间传承，这种现象被称为“皇室骗子”。

为了避免这种情况，蚁后必须使用来自M. structor雄蚁的精子来产出工蚁。这也是为什么那些没有M. structor蚁群却依然繁荣的伊比利亚收获蚁群会成为一个巨大谜团。

为了寻找答案，研究人员首先从26个伊比利亚收获蚁群中抽取了132只雄蚁进行样本分析，以确认是否有M. structor雄蚁的存在。他们发现其中58只全身有毛，74只无毛。对这些蚂蚁的核基因组进行深入分析后发现，所有有毛的都是M. ibericus，而所有无毛的都是M. structor。

但这还不能证明蚁后在产下两个不同物种的雄性后代。可能存在一些隐藏的M. structor蚁后在偷偷产下雄蚁。于是，研究团队对24只M. structor雄蚁的线粒体DNA进行了测序，因为线粒体DNA由母亲遗传。结果显示，这些M. structor雄蚁的线粒体DNA与其巢穴内的M. ibericus雄蚁来自同一个母亲。

Romiguier表示：“正是这个细节让我意识到，‘我们可能正在发现一个非常、非常、非常重大的东西。’”

随后，研究团队将16只蚁后从实验室蚁群中分离出来，并对它们刚产下的卵进行基因测序。他们发现，其中9%的卵含有M. structor蚂蚁。他们甚至直接观察到一只蚁后在18个月的时间里，每周都能产下这两个物种的雄性后代。

所有这些发现共同证明，伊比利亚收获蚁的蚁后正在克隆M. structor的雄性，并且在这个过程中没有传递任何自己的核DNA。Romiguier说，研究人员现在需要确定这种克隆背后的确切机制，并找出母体DNA是在哪个环节被移除的。

比利时布鲁塞尔自由大学的进化生物学家和生态学家Denis Fournier没有参与这项研究，但他表示，当他第一次得知这一发现时，“这几乎就像科幻小说”。他在一封电子邮件中告诉《生命科学》杂志：“这太令人震惊了！我们大多数人都被教导物种边界是不可逾越的，然而这里有一个系统，蚂蚁竟然能在正常生命的一部分中，跨越这些边界。”

该团队将这种新的生殖系统命名为“异种生殖”(xenoparity)。Romiguier说，他们还不能确定这种系统是在何时首次出现在伊比利亚收获蚁身上的，但它应该出现在M. ibericus和M. structor在500万年前分开进化，到几千年前之间的某个时间点。

Fournier补充道：“这个发现很好地提醒我们，要对意想不到的事情保持开放的心态。”他指出，这一发现为研究自然界的合作、冲突和依赖关系开启了新的大门。“既然我们知道了这样的系统是可能存在的，那么，过去那些令人费解的数据或许会因为这一发现而突然变得有意义，这太令人兴奋了。”