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为了更多地了解蚂蚁如何协调完成任务,洛克菲勒大学社会进化与行为实验室的研究人员改变了感知昆虫用来相互交流的信息素所需的基因

正如最新一期“细胞”杂志报道的那样,结果是蚂蚁组织成群建立隧道,搜寻食物和保护殖民地免受潜在威胁的能力受到损害,阻碍了昆虫的社会行为和生存能力

在殖民地内

“众所周知,蚂蚁语言是通过信息素产生的,但现在我们对信息素的感知方式有了更多了解,”实验室负责人兼新研究的主要作者Daniel Kronauer博士在一份声明中解释道

“蚂蚁的相互作用方式与孤独生物相互作用的方式根本不同,通过这些发现,我们对蚂蚁创造结构化社会的遗传进化了解得更多

”蚂蚁依靠一类称为碳氢化合物的信息素来传递信息,如他们的物种,殖民地和繁殖状况

这组作者说,这些信息素信号是由其天线上的一系列多孔毛发检测到的,这些毛发含有称为气味受体的蛋白质

这些受体识别特定化学物质并将信息传递给大脑

作为他们研究的一部分,Kronauer博士,研究生Sean McKenzie和他们的同事研究了一组属于Ooceraea biroi物种的蚂蚁,并发现这些蚂蚁使用一组气味受体基因鉴定为9-外显子-αORs来检测烃类

接下来,他们研究了相关昆虫的基因组,以确定这些受体基因在这些蚂蚁中的位置

他们发现这个基因在相对较短的时间内经历了大量的重复

研究人员表示,虽然祖先的蚂蚁最多有3个基因拷贝,但是Ooceraea biroi大约有180个

此外,这些受体的扩张发生在复杂的社会行为开始在物种中发展的同时,表明这些基因是蚂蚁交流的必要条件

然后,研究作者使用CRISPR基因组修饰工具破坏了称为orco的基因,这是气味受体功能所必需的

他们解释说,挑战是说服其他殖民地接受这些突变体,而不是在它们是幼虫时杀死它们

然后研究人员观察了那些成功进入成年期的人

“我们注意到他们的行为几乎立即发生了变化,”共同作者兼研究员Waring Trible说道

虽然蚂蚁通常通过检测该群体的其他成员留下的信息素来遵循单文件途径,但是修饰的昆虫不能这样做

此外,缺乏气味受体的蚂蚁经历了大脑形状的变化,这表明气味受体对于物种中适当的大脑发育是必不可少的

“我们的研究结果表明,蚂蚁......需要功能性气味受体才能使大脑正常发育,”Trible说,并补充说这一发现“指出感知气味对蚂蚁有多重要,这种能力在其他昆虫中可能不那么重要

”研究人员计划探索其他基因在蚂蚁交流中的重要性,包括与殖民地成员之间的分工相关的基因

- 图片来源:Sean K. McKenzie /洛克菲勒大学