为什么这些蚂蚁总是工作，不想繁殖呢？我们模拟了它们的大脑才恍然大悟
为什么这些蚂蚁总是工作，不想繁殖呢？我们模拟了它们的大脑才恍然大悟
强大的恐龙没能挺过白垩纪末期的物种大灭绝，而小小的蚂蚁却一直延续到了今天。蚂蚁的成功之道是什么？科学家通过模拟蚂蚁的大脑，终于找到了答案。
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蚂蚁是地球上最成功的生物之一。它们不仅数量庞大，种类繁多，而且具有复杂的社会结构和分工协作能力。那么，蚂蚁为什么能够如此成功？科学家们通过研究蚂蚁的大脑，终于找到了答案。
蚂蚁的演化历史
蚂蚁属于节肢动物门昆虫纲膜翅目蚁科，是典型的社会性昆虫。它们的社会分工模式被誉为生命演化史上8次重要转折事件之一，具有非常高的研究价值。
2017年，科学家们通过对不同膜翅目物种进行系统演化关系重构的研究，发现蚂蚁的近亲其实是各种各样的蜂类，包括蜜蜂、胡蜂、熊蜂等等。目前科学界普遍认为，现生蚂蚁的共同祖先很可能是一种古老的独居胡蜂。
图源：Philipp Hoenle
白蚁不是蚂蚁，它们的近亲是蟑螂。蚂蚁和白蚁的共同祖先在3.8亿年前就开始分道扬镳了。
最早的蚂蚁大约起源于1.57亿年前的侏罗纪晚期，随后在白垩纪时期发生了物种大爆发。经过1亿多年的演化，现在地球上一共有15700多种、2000万亿只蚂蚁，它们的重量加起来已经超越了所有野生鸟类和哺乳动物的总和。
蚂蚁的社会分工
蚂蚁的社会分工模式与人类社会有很多相似之处。它们不仅能像人类一样进行分工协作，还会建造复杂的蚁巢，有的蚂蚁懂得放牧蚜虫，有的蚂蚁还会专门种植真菌来作为食物。
在一个法老蚁的蚁巢里，同时存在4种表型，也即4种外貌和行为相差很大的家庭成员，分别是蚁后、工蚁、公主蚁和王子蚁。蚁后专门负责产卵，工蚁负责照顾蚁后、照顾幼崽、出去觅食、建筑蚁巢以及防御入侵者等。王子蚁和公主蚁长了翅膀，等到湿度、气温都合适的时候，它们就会离开蚁巢，去跟其他蚁巢的王子蚁、公主蚁交配，然后创建新的家庭。
这是一张法老蚁蚁巢中的生活照，箭头指出来这几个个头大一点的就是蚁后，其他个头小的就是工蚁。白色的那些是还在发育中的卵和幼虫。值得注意的是，工蚁虽然长得小，但它们不是还没长大的蚂蚁，其实工蚁都已经成年，不会再长大了。
蚂蚁的大脑工作机制
科学家们利用单细胞转录组测序的新技术，对蚂蚁的大脑进行了非常精细的解析。研究发现，法老蚁的大脑中至少存在43种不一样的细胞类型，这其中大部分都是各种各样的神经元。
但是，法老蚁4种家庭成员的大脑虽然都是由这43种细胞类型构成的，但它们之间的差别是非常大的。比如工蚁脑内的红色区域就比较大，而王子蚁的蓝色区域异常大。这种差异是由于大脑在发育和成熟的过程中，不同家庭成员对不同细胞类型的投入量以及互相之间的配比不一样导致的。
科学家们还建立了一个细胞类型跟它所负责的能力或行为的对应关系表，然后用每种细胞类型在整个大脑里的占比来给这个能力进行打分。研究发现，王子蚁是一个敏捷型选手，因为它脑内跟视觉相关的神经元非常丰富；工蚁是一个智力型选手，因为它负责学习和记忆的神经元非常发达；公主蚁的能力比较均衡，因为它们既要完成交配，交配完还得去找一个环境合适的地方建巢、产卵；蚁后的大脑则与公主蚁有很大不同，这种大脑的改变跟蚁后的繁殖活力和寿命都是密切相关的。
蚂蚁的成功之道
蚂蚁的成功告诉我们，在自然界里还有另外一种路径可以实现复杂的社会性。人类演化出了更大、更复杂的大脑，而蚂蚁正好相反，它们是化整为零，让每个家庭成员都发育出不一样的针对不同工作类型的大脑。
这种策略至少有两个好处。因为不同家庭成员的大脑都是专门为它们负责的工作而设置的，所以不同家庭成员之间基本上不会有矛盾。另外，这种策略也非常节能。一个蚁巢里绝大部分都是工蚁，我们甚至不用去想它们会不会造反或者是跟蚁后打架。要知道，大脑是很耗能的一个器官，如果每个工蚁都有全能的大脑，那一个蚁巢每天得多花多少食物跟能量才能够维持整个蚁巢的运作呢？
蚂蚁的成功之道给我们的感觉就是——大道至简。
当然，蚂蚁还有很多很有趣的科学问题。比如为什么相同的基因组蓝图能够发育出形态差别这么大的成年个体？为什么蚁后的寿命会比其他家庭成员长数倍以上？如果搞清楚这样的问题，是不是能够促进我们人类长寿的研究？等等。
为了系统地解码蚂蚁各种各样的秘密，科学家们在几年前就发起了一个联盟，叫全球蚂蚁基因组联盟。目前已经有来自不同国家的30多个科研机构加入，大家希望通过在全世界采集不同的蚂蚁样本，对它们的基因组进行研究，从而让我们能够对这种和人类共同主宰地球的生灵有更深入的认识。
最后想说的是，生命的世界蕴含了各种生存之道，这些都是经过了亿万年的自然选择最后脱颖而出的成功之道，有待大家去发现。