在长长的进化河中，数十亿年，蚂蚁脱颖而出？他们惊人的社会组织和惊人的物种多样性背后隐藏了什么样的遗传密码？这个困扰学术界多年的难题终于在2025年6月引起了一个重大突破。一项发表在《 《细胞》杂志上的一项重大研究系统地，系统地揭示了蚂蚁社会进化的遗传守则，首次通过分析了世界各地的163种蚂蚁的整个基因组数据。这项重大研究结果，来自昆明动物学研究所，中国科学院和联合研究的深度参与，揭示了从独自生活到建立复杂的社会帝国的蚂蚁的进化史诗。

侏罗纪的起点：

从孤独的猎人到超生物的诞生

基于基因组数据建造的系统发育树表明，蚂蚁起源于大约1.57亿年前的侏罗纪晚期。当时，直到8000万年后，霸王龙才会出现。空气充满了苏铁和银杏的呼吸。巨大的蜥脚类动物恐龙踩在土地上，留下足以容纳整个早期蚂蚁殖民地的足迹[3]。

这些早期的蚂蚁可能是孤独的捕食者，直到随着与消化功能，内分泌信号，表皮烃合成和化学感知相关的基因家族的进化过渡的扩展，建立了用于化学通信的蚂蚁的分子桥。这些基因的变化使蚂蚁能够通过信息素鉴定相似的物种，并形成独特的“家庭气味”。

在进化史上的某一时刻，一只雌蚂蚁做出了一个关键的选择：它不是独自产卵，而是让那种养在其身边，以帮助照顾幼虫。这一微小的举动培养了地球上最复杂的生物组织形式之一，即——“超生物”。这是一种不可逆的生物组织的更复杂形式，它超越了多种细胞生物或普通动物的社会。简而言之，在超生物中，个体等同于“细胞”，种群等同于“超级个体”。对于蚂蚁，女王蚂蚁和雄性蚂蚁就像“生殖细胞”，负责繁殖。工人蚂蚁就像“体细胞”，负责觅食，养育儿童和防御。

白垩纪师：保守主义与创新之间的进化游戏

时间流在恐龙的咆哮中。蚂蚁一家大约125至1.45亿年前到达了命运的叉子，迎来了进化史上的关键划分：一个是“保守的”凶猛的蚂蚁物种，其皇后和工人的蚂蚁几乎是相同的大小，他们的群体规模只有几十个，工人仍然保留产卵的能力；另一个是“改良主义者”的常规蚂蚁物种，其基因隐藏了更多的野心。

蚂蚁的青少年激素途径的基因开始放大，就像发展的“调节器”一样。 ——皇后可以增长越来越大，而工人保持较小；胰岛素途径基因的表达有分化，工人的卵巢逐渐退化，成为全职劳动者。

这项进化创新的回报非常丰富：蚂蚁之间的劳动力社会分裂更加彻底，人口规模飙升，并且已经开发出高效的觅食路径标记行为。如今，他们占蚂蚁物种的90[4]，成为地球陆地生态系统中最成功的社会昆虫群体。

连续扩张的秘诀：

基因组“稳定”和“变化”并存

蚂蚁社会的多样性与其基因组的高结构动力学密不可分。该研究比较了17种的染色体水平基因组，发现蚂蚁的DNA就像是连续重组的难题：染色体融合，断裂，反转和其他重排事件经常发生，速率是脊椎动物的1.5至4.5倍。应该注意的是，这种重排率与物种多样性完全相关。——重新排列的分类单元越频繁，新物种进化的越多[2]。

但是，在这种剧烈的变化中，也存在惊人的稳定性。该研究确定了970个保守的基因簇在超过80的蚂蚁物种中保持相同的顺序。这些基因就像社会运作的“基石”一样，共同调节了核心功能，例如代谢和发展，并在数十亿年内维持了蚂蚁社会的基本框架。

这种“整体动荡和局部稳定”的基因组策略使蚂蚁能够迅速适应环境变化，同时保留社会运作的核心机制。这可能是它们在随后[2]的几年中生存的关键，并持续扩张。

从基因到角色：

蚂蚁社会劳动分工的分子守则

蚂蚁社会的核心是劳动分工，劳动分工的秘密隐藏在基因表达的差异中。

研究发现，三种古老的信号通路已被“转化为社会分工的“监管机构”：少年激素途径通过调节某些基因的剂量变化来确定幼虫是否发展为Queen或工人蚂蚁；胰岛素途径的核心基因决定了蚂蚁是否通过表达差异使生殖器官的全面发展； the most amazing thing is the MAPK pathway, which is an ancient pathway that regulates cell growth, has acquired new social functions in ants and can \”press the reset key of social division of labor\” [2][5]—— experiments show that after using drugs to inhibit the Dsor1 gene in the MAPK pathway, the worker ant of the Monomorium pharaonis (Monomorium pharaonis) has significantly larger body size, showing形态学特征类似于女王。

这些途径之间的协同作用使相同的基因组可以解释完全不同的生命脚本：皇后专注于繁殖，工作蚂蚁专注于劳动，并共同维持“超生物”的运作。

基因调节网络为ANT的劳动分工提供了潜在的蓝图，并且该蓝图的实施也反映在工人蚂蚁菌落的精致作用分配中。在复杂的蚂蚁社会中，工人蚂蚁将进一步分为更精致的“专业身份”。某些物种中的工人蚂蚁分为小工人蚂蚁，这些蚂蚁致力于照顾幼虫，负责防御和攻击的大型士兵蚂蚁，甚至更详细的子等级分化。这些劳动的分裂不是随机产生的，而是由基因预编程的。

正是这种高度专业化的劳动力部门使蚂蚁殖民地能够完成一个人无法实现的复杂任务：从建造与摩天大楼相当的地下巢穴到组织数千英里的食物觅食探险，到精确的防御措施，以抵制来自外国敌人的入侵，所有展示小组协作能力以外的人都在个人情报以外。

结局：蚂蚁十亿年的独白

我是一个蚂蚁，在过去的百万年中的进化结晶。从侏罗纪毛茸茸的森林到城市的水泥缝隙，我们总是在土壤中编织社会网络。恐龙的灭绝，真正的花朵的兴起，哺乳动物的兴起，人类文明的诞生……在我们眼中，这些变化在地球上只是很长一段时间的变化。

我们的秘密隐藏在基因中：我们必须有勇气改变（染色体重排）和坚持（保守基因簇）的智慧；我们不仅必须单个差异化（等级差异），还必须团体协作（信息素沟通）。我们从不在舞台中心追求光环，只是地球生命进化中最艰难的参与者。

当人类看星星时，我们将继续在泥泞中的生活之旅。因为我们认为最伟大的进化故事通常是在最不起眼的角落发生的。

参考

[1] Schultheiss P，Nooten S，Wang R等。蚂蚁在地球上的丰度，生物量和分布[J/ol]。美国美国国家科学院论文集，2022，119（40）: E2201550119 [2025-07-19]。

[2] Vizueta J，Xiong Z，Ding G等。蚂蚁的自适应辐射和社会演变[J/ol]。 Cell，2025 [2025-07-19]。

[3] Xie A，Chen H，Wang Y等。来自Qinghai-Xizang东北侏罗纪（藏族）高原的侏罗纪的一个异常保存完好的连接木质果仁氧基，及其古生物地理学和古气候意义[J/OL]。地质杂志，2024，162（e7）: 1-10 [2025-07-19]。

[4] Ward P S.蚂蚁的系统发育，分类和物种水平的分类学（膜翅目： folmicidae）[J/ol]。 Zootaxa，2007，1668（1）: 549-563 [2025-07-19]。

[5] AN H，Opachaloemphan C，Carmona-Aldana F等。蚂蚁长期生殖种姓[J/ol]中的胰岛素信号传导。科学，2022，3773360 1092-1099 [2025-07-19]。