让工蚁守规矩的蛋白质也能让它们成为蚁后

对于大多数蚂蚁物种来说，作为工蚁出生意味着你将一生都在工作。但对于Harpegnathos saltator （也称为杰氏跳蚁或印度跳蚁）来说，晋升的希望始终存在。如果蚁群的蚁后死亡，工蚁就会与同伴展开决斗，争夺王冠。竞争者都会变成“gamergates”（“gam”与“ham”押韵）——具有蚁后品质的蚂蚁。

工蚁和蚁后在蚁群中扮演着不同的社会角色。大量工蚁负责寻找食物和抵抗入侵者，而唯一的蚁后则负责生育更多的工蚁。当工蚁成为“巢穴蚁”时，它们的身体会发生改变以反映其新的潜在角色——它们的毒囊会缩小，卵巢会扩大。先前的研究还表明，从工蚁转变为“巢穴蚁”涉及大脑尺寸的变化、激素的改变以及寿命增加 5 倍。但引发这些转变的确切机制长期以来一直是个谜。在《细胞》杂志的一篇新论文中，一个生物学家和遗传学家团队报告说，他们已经破解了这个问题。仅仅改变蚂蚁大脑中一种蛋白质 Kr-h1（Krüppel 同源物 1）的表达就足以引发一系列变化，并让工蚁成为蚁后。

Kr-h1 的作用是响应两种激素的指令——一种是工蚁中含量较多的保幼激素，另一种是蚁后中含量较多的蜕皮激素。给一只 10 天大的蚂蚁注射更多的保幼激素，Kr-h1 就会关闭与蚁后有关的基因，并促进工蚁基因的产生。给蚂蚁注射蜕皮激素，Kr-h1 就会产生相反的作用，促进蚁后行为。研究人员还发现，如果他们从蚂蚁神经元中删除 Kr-h1，工蚁的行为就会变得更像游蚁，而游蚁的行为则会变得更像工蚁。

[相关：在争夺王位的战斗中，印度跳蚁缩小并重新长出大脑]

宾夕法尼亚大学生物学家 Shelley Berger 在一份声明中表示：“这种蛋白质调节工蚁和游蚁的不同基因，防止蚂蚁做出‘不合群’的行为。也就是说，Kr-h1 需要维持社会等级之间的界限，并确保工蚁继续工作，而游蚁继续像蚁后一样行事。”

在这些蚂蚁中，Kr-h1 就像是两种状态之间的开关。但弗里堡大学的神经科学家 Adria LeBoeuf 告诉《科学家》，未来的研究需要确定这些蛋白质和激素究竟如何影响特定行为。她研究的是社会性昆虫，但没有参与这项研究。她说：“这些激素以某种方式进入大脑，[但]我们不知道它们是如何到达那里的”，或者为什么只有某些基因对它们有反应。此外，了解这些通路在这些转变过程中如何影响卵巢和其他关键身体部位也很重要，她补充道。

然而，宾夕法尼亚大学分子表观遗传学家、论文合著者罗伯托·博纳西奥 (Roberto Bonasio) 在一份声明中表示，同一种蛋白质沉默了不同蚂蚁种姓大脑中的不同基因，并从根本上控制了这种分离，这一事实令人惊讶。“我们认为这些工作将分配给两个或多个不同的因素，每个因素只存在于一个或另一个大脑中。”

关键信息是，蚂蚁拥有多种行为模式的所有线路，这些模式只取决于哪些基因被激活，伯杰在同一声明中说道。“换句话说，杰基尔博士和海德先生的部分已经被写入基因组；每个人都可以扮演任何一种角色，这取决于哪些基因开关被打开或关闭。”