作为全球分布最广的动物类群之一，蚂蚁在陆地生态系统中占据重要地位，其数量与生物量超过所有野生鸟类和哺乳动物总和。蚂蚁社会与人类社会存在诸多相似性。蚁群以高度分工的群体模式生存，典型蚁群包含负责繁殖的蚁后与雄蚁、承担觅食筑巢等任务的工蚁，以及司职防御的兵蚁。它们甚至展现出培育真菌等“农业行为”与构建地下巢穴的“建筑能力”。对蚂蚁社会性演化的研究，既有助于揭示动物社会组织结构的演化遗传机制，还为优化人工智能系统提供启发。

近日，我院熊子军博士以共同第一作者身份，在国际顶刊Cell发表“Adaptive radiation and social evolution of the ants”的研究论文（https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.05.030）。该研究通过对全球163种蚂蚁跨物种比较分析，从基因组水平、基因家族、基因调控网络和保守信号通路等多维度，系统解析了蚂蚁适应性辐射与社会性演化的遗传基础。

该研究发现，保幼激素、胰岛素和MAPK（Mitogen-Activated Protein Kinase，丝裂原活化蛋白激酶）等多个保守信号通路，共同构建起调控蚂蚁社会性状演化的核心网络。这些信号通路中的关键基因在蚁后与工蚁的品级分化中扮演着核心角色。在不同社会组织结构的蚂蚁物种中，例如无蚁后以及社会性复杂度高的蚂蚁群体里，这些基因呈现出截然不同的自然选择模式，表明这些核心信号通路在不同社会组织结构形式蚂蚁中发生了适应性改变。其中，MAPK信号通路作为一条在细胞分化与命运决定方面高度保守的关键路径，能够整合G蛋白偶联受体、酪氨酸激酶等多种细胞表面信号，并激活转录反应。此前在果蝇中的研究已证实，该通路与生殖能力和寿命密切相关。

为深入探究MAPK通路在蚁后-工蚁品级分化中的调控功能，研究团队以法老小家蚁（Monomorium pharaonis）为实验对象，开展了严谨的药理学实验。研究人员在幼虫期使用关键基因MEK抑制剂Trametinib 处理法老小家蚁，实验结果显示，经处理后的工蚁体型明显增大，品级分化程度显著减弱。这一发现有力印证了抑制MAPK 通路会干扰蚁后-工蚁命运分化的调控机制，进一步明确了该通路在蚂蚁品级命运决定过程中的关键地位。

此外，该研究还揭示了蚂蚁社会性状多样化与基因组结构演化之间的紧密联系。通过系统对比不同社会组织类型的蚂蚁类群，研究团队成功识别出多个与生殖分工和社会性性状高度相关的候选调控基因，并建立起这些基因与社会性状之间的功能关联。研究还发现，蚂蚁的社会性状并非独立存在，而是相互关联、协同演化，这种协同作用驱动了核心基因调控网络的重塑，最终推动了蚂蚁表型多样性的形成。

这项探究不仅深化了我们对蚂蚁社会行为演化遗传机制的理解，也为探索动物社会性状演化的普遍规律提供了重要参考，更为理解地球生命从独居到群体生活的演化转折带来新的启发。

蚂蚁社会性演化研究示意图

本研究由丹麦哥本哈根大学Joel Vizueta博士、南昌大学基础医学院和生物医学创新研究院心血管发育与再生实验室熊子军博士、浙江大学丁果博士后共同担任第一作者，浙江大学张国捷教授、中科院昆明动物研究所刘薇薇副研究员、哥本哈根大学Jacobus J. Boomsma教授以及德国明斯特大学Lukas Schrader 助理教授共同担任通讯作者。

作者简介

熊子军，男，中国科学院大学博士，南昌大学基础医学院熊敬维教授团队博士后，陕西省医学会生物安全分会委员，BMCgenomics期刊编委。研究方向为生物信息学、心脏发育与再生的演化机制以及多物种、多组学表观遗传图谱研究。曾荣获深圳市生物高层次人才、盐田区梧桐凤凰人才等称号。在Cell、Science、Nature等国际权威学术期刊发表论文三十余篇，为Natureecology & evolution，Frontiers in plant science等多家学术期刊审稿。