• 在演化的長河中，物種間的界限並非不可逾越。

“龍生龍，鳳生鳳”是生物學的一條基本法則，生物體產生的後代必然屬於同一物種。近日一項研究發現，一種名為伊比利亞收穫蟻（Messor ibericus）的螞蟻可能顛覆了這個常識：它們的蟻后可以產下兩個不同物種的螞蟻。該研究由來自法國蒙彼利埃大學等機構的科研團隊完成，於9月3日發表在《自然》（Nature）雜誌上。

蟻群裏的個體通常分為三類，包括負責產卵的蟻后，為繁殖提供精子的雄蟻以及負責覓食、養育、築巢的主要“勞動力”工蟻。

研究發現，伊比利亞收穫蟻的工蟻體內帶有另一種“工匠收穫蟻”（Messor structor）的基因，但這並非雜交的結果，而是蟻后從工匠收穫蟻雄蟻的精子直接克隆出來的“複製品”。這一“異種生殖”現象不僅刷新了人類對螞蟻生殖機制的認知，還首次提供了雌性主動“繁殖”另一物種的直接證據。

研究人員在伊比利亞收穫蟻的工蟻體內發現工匠收穫蟻的基因後，很快意識到了一個問題：這些工蟻在意大利西西里島的棲息地距離已知的工匠收穫蟻種群有上千公里之遙，它們是如何跨越千山萬水完成交配的？

為了解開這個謎題，研究團隊耗時五年，對歐洲超過120個蟻群進行了研究，並對數百只螞蟻進行了基因組測序。當他們將伊比利亞收穫蟻蟻后產下的卵帶回實驗室培育時，驚人的一幕發生了：從同一個蟻后產下的卵中，孵化出了兩種外形截然不同的雄蟻——一種毛髮濃密，另一種幾乎沒有毛。

在螞蟻分類學中，毛髮是區分物種的重要特徵之一。基因測序證實了他們的猜想：毛髮濃密的雄蟻是純種的伊比利亞收穫蟻，而那些幾乎無毛的雄蟻，其細胞核DNA竟完全屬於遠在千裏之外的建造收穫蟻。然而，這些“異族”雄蟻的線粒體DNA（由母方遺傳）卻又和它們的伊比利亞收穫蟻母親完全一致。

這意味著，伊比利亞收穫蟻蟻后不僅能產下本物種的後代，還能“憑空”生出另一個物種的雄蟻。

研究人員推斷，這個演化故事的起點是一種被稱為“精子寄生”（sperm parasitism）的現象。在數百萬年前，伊比利亞收穫蟻的蟻后因某種未知原因失去了生產本物種工蟻的能力。為了維持蟻群的運作，它們不得不“借用”生活在附近的工匠收穫蟻雄蟻的精子，與自己的卵結合，生產出兼具兩個物種基因的混血工蟻。這些混血工蟻構成了蟻群中主要的勞動力。

然而，這種生殖策略嚴重依賴於建造收穫蟻種群的地理鄰近性，對於蟻后來說，尋找異種雄蟻交配是一件既耗時又不穩定的“麻煩事”。

為了擺脫這種束縛，伊比利亞收穫蟻演化出了一種更為高效且驚人的策略——“性馴化”（sexual domestication）。它們不再需要在野外尋找工匠收穫蟻雄蟻，而是直接利用儲存在自己體內的異種精子，通過一種特殊的克隆過程來生產它們。

伊比利亞收穫蟻（左）蟻后通過利用儲存在自己體內的精子直接“克隆”工匠收穫蟻（右）。圖片來自論文

具體來說，蟻后在產卵時，能夠設法“刪除”卵細胞中屬於自己的細胞核DNA，僅保留細胞質和線粒體，然後讓儲存的建造收穫蟻精子進入這個“空”卵。這個過程類似於雄性單性生殖（androgenesis），最終發育成一個細胞核基因幾乎完全來自“父親”的雄蟻。

就像人類馴化牲畜一樣，它們最終控制了曾經在野外利用的雄蟻的繁殖。通過這種方式，伊比利亞收穫蟻在自己的巢穴內維持了一個可再生的、克隆的建造收穫蟻雄蟻譜系，從而徹底擺脫了地理限制，得以在地中海地區廣泛擴張。

研究團隊將這種一個物種為了延續自身而必須產下另一個物種個體的繁殖模式，命名為“異種生殖”（xenoparous，xeno-意為“外來的”，-parous意為“生產”）。

該研究表明，在演化的長河中，物種間的界限並非不可逾越。作者們指出，伊比利亞收穫蟻與工匠收穫蟻從最初的性寄生關係，已經演化為一種奇特的共生關係——整個蟻群就像一個“雙物種超級有機體”，不同物種的個體（伊比利亞收穫蟻蟻后和雄蟻、工匠收穫蟻雄蟻、混血工蟻）各司其職，共同構成一個緊密的繁殖單位。

該現象中還有很多謎團有待繼續研究，如蟻后的遺傳物質是何時以及如何從卵中移除的。研究團隊指出，理解螞蟻的這種自然克隆過程或許能為科學家在其他物種中進行人工克隆提供新的思路和啟示。

來源：中國澎湃新聞