蚁群是通过复杂的社会动态维持的，每个成员——蚁后、雄性和工蚁(不育的雌性)——都为更大的社区做出贡献。有些物种通过添加相当小的蚁后来增加这种动态的复杂性。

加州大学河滨分校的研究人员通过关注群落中复杂的遗传结构(称为超基因)来解决为什么会出现这些额外的蚁后。这些超基因控制着一种蚂蚁物种中娇小的蚁后的起源和复制。他们的研究结果发表在《当代生物学》杂志十二月号上。

“我们对这些小蚁后很感兴趣，”加州大学河滨分校昆虫学系副教授、资深作者杰西卡·珀塞尔说。“这是一个伟大的系统(多个蚁后蚁群)，用于研究存在于多种生物体中的超基因的进化。”

超基因大小各异，但由同一染色体上相连的一组基因组成。超基因抑制重组——细胞分裂过程中常见的基因重组——并代代相传和保存超基因的结构。这些巨型基因与许多生物体表达的特征或表型相关，包括鱼类和鸟类的迁徙模式以及蚁群中蚁后的数量。

虽然在所有蚁群中并不常见，但珀塞尔和她的同事们重点研究了一种蚂蚁物种——灰蚁蚁(Formicacinerea)的小蚁后，这种蚂蚁在整个欧洲都很常见，从西班牙到西西伯利亚西部，从斯堪的纳维亚半岛到巴尔干半岛。这些蚂蚁是有益的，它们快乐地整天咀嚼蜘蛛、螨虫，甚至含糖的蚜虫粪便。

研究小组发现了两种超基因的存在，它们可以增加蜂王数量并控制蜂王大小。

蚁后是蚁群中最重要、最大的蚂蚁。蜂后有翅膀，可以飞走，但她的主要作用是产卵，以培育一代又一代的工蜂、雄蜂和她的继承者。工蚁的寿命约为六个月，大部分时间都花在寻找食物和照顾幼崽上。男性的寿命较短;它们很少离开蚁群并与未来的蚁后交配一次。

小蚁后从大约2300万年前形成的超基因中获得了力量，并决定了殖民地是拥有一个蚁后还是多个蚁后。研究人员发现了另一个影响蚂蚁体型的超基因。这两个超级基因共同产生了比典型蚁后小20%的额外蚁后。

这种配对会对群体产生相当大的影响。

该研究的第一作者、昆虫学博士后学生朱利亚·斯卡帕罗(GiuliaScarparo)表示：“蚂蚁是群居性昆虫，它们会形成巨大的群体，巢中的同伴彼此有亲缘关系，并且群体能够很好地合作养育它们的亲戚。”“在一夫多妻制(多蜂王)群体中，巢友之间的关系较低。许多不相关的巢友的存在可能会导致工蜂之间的繁殖冲突。”

研究人员认为，这些组合的超基因产生的冲突可能有助于群体的扩张和生存。

建立一个独立的蚁群需要蚁后飞到一个新的地点，并利用她翅膀肌肉和身体脂肪中的身体储备来抚养第一批工蚁。这种策略是有风险的，可能会导致蜂王以及蜂群的死亡。

小蚁后缺乏建立新蚁群的能量储备，但它们可以加入现有蚁群。这提出了关于非遗传相关群体之间正在进行的合作的新问题。

“与小雌蚁(小蚁后)相关的超基因的发现是此类类型的首次发现，”斯卡帕罗说。“我们认为这些蚁后可能是社会寄生的——社会性昆虫利用其他社会性昆虫。小雌虫可能是理解社会寄生进化的一个很好的起点，而且我们可能有一个超基因驱动这种生活方式。”

普塞尔和斯卡帕罗与普塞尔实验室的生物学助理教授艾伦·布雷斯福德(AlanBrelsford)和研究生玛丽·帕兰雄(MariePalanchon)一起参与了这个项目。

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