在过去的五年里，沃林·“巴克”·特里布尔一直做着同样的梦。他在实验室里用CRISPR技术调整一只野生工蚁的基因。,噗!就像蚁科的童话故事一样，卑微的劳动者变成了女王——或者至少像女王一样。

“我开始哭，”特里布尔说，“因为高兴。”

特里布尔的梦想可能还没有实现。但是他和来自哈佛大学和洛克菲勒大学的一组研究人员最近发现了一个巨大的线索，可以解释为什么一些蚂蚁成为工蚁——不知疲倦的仆人，为他们的殖民地提供食物、住房和照顾——而另一些蚂蚁成为蚁后——有翅膀的、产卵的有闲阶级成员，享受所有劳动的成果。这个谜团的答案可能会让我们深入了解另一个与人类发展无关的问题。

研究人员发现的线索涉及一种更难以捉摸的蚂蚁类型:群居寄生虫，或没有工蚁可剥削的蚁后，它们必须寻找并寄生其他物种才能生存。在最近发表在《当代生物学》(Current Biology)上的一篇论文中，该团队报告了在克隆突袭蚁(一种无蚁后物种)群体中发现了一种类似蚁后的突变体。这种类蚁后突变体的自发诞生与之前关于寄生蚁后如何进化的理论相矛盾，具有更广泛的意义。

“蚂蚁成为工蚁或蚁后的方式，实际上与人体组织生长在小型个体和大型个体之间的差异是一样的，”约翰·哈佛大学杰出科学研究员、该论文的主要作者特里布尔说。在青春期，人类会长成成人大小的身体，身体的每个部位，从心脏到脚趾，都以某种方式长到合适的大小。如果出现问题，这种比例误差可能会导致疾病或功能障碍。

“这是一个棘手的问题，”特里布尔说。“我们真的不知道器官大小如何随身体大小变化。这是一个巨大的谜团。”

像女王一样的突变体为探索这个谜团提供了一个难得的机会。

“第一个破坏东西的突变体可以成为一个真正强大的工具，”Trible说。如果一个生物过程中断，产生的突变就像一个路标，指向它背后的组织、细胞、基因和蛋白质。

巴克·特里布尔。

巴克·特里布尔(Buck Trible)在谈到发现的蚂蚁突变时说:“它们本该是工蚁的地方出现了问题，但它们正在变成微型蚁后，因为它们无法控制自己，因为有些东西不对劲。”

早在2015年，第一批像女王一样的突变体出现在洛克菲勒大学丹尼尔·克洛诺尔教授的实验室里。起初，Trible和他的实验室伙伴不确定他们是什么，更重要的是，他们是如何到达那里的。特里布尔说，从来没有人报告说看到过蚁后或有翅膀的雌性克隆突袭蚁。然而，这些长相怪异的生物有一个特别明显的特征:翅膀或突变翅膀脱落的疤痕。

Trible的一些同行提出，这些突变体是由某种环境冲击造成的——可能是过度进食，或者高温。特里布尔有另一种猜测:这些突变体有翅膀和女王一样的特征，但身体大小与工蜂相同。

他说:“它们本该是工人的地方出了问题，但它们却变成了迷你女王，因为它们忍不住，因为有些事情不对劲。”

此前，生物学重量级人物，如查尔斯·达尔文、威廉·莫顿·惠勒和哈佛大学的爱德华·o·威尔逊都认为，寄生的蚁后会逐渐进化成蚁后一样的工蚁大小的蚂蚁。

例如，一个殖民地可能会被一条河流分开。生物学家推测，这种隔离可能会让一个群体进化出这些寄生特征，并将它们遗传给后代。后来，如果蚁后再次遇到工蜂，一些工蜂就能渗透到蚁群中，获得进化上的好处。

然而，还没有人发现过一个满是蚁后的蚁群，甚至没有发现过具有部分但不是全部寄生特征的蚂蚁，这并不奇怪。寄生虫不能独立生存。它们不觅食，不挖隧道保护自己，也不照顾幼崽。特里布尔说，如果一个像女王一样的突变体自发地出生在一个工蚁群落中，她将有两个选择:死亡和灭绝，或者寄生在她的同类身上。Trible的自发突变体也不觅食;他们漫步。

Trible在实验室的10000只蚂蚁群体中又发现了14个类似蚁后的突变体。为了证明它们来自基因异常，而不是环境压力，他培育了它们。他们的女儿也都长了翅膀。“就在那一刻，所有人都站得笔直，认真对待这件事，”特里布尔说。

突变体不能生出工蚁;如果一个工蜂饲养了一个突变体的蛋，它也会长出翅膀，像女王一样。显然，这两个种姓的模板来自于他们的基因——或者更确切地说，是他们的超基因。

一个表基因，就像女王的启动套件一样，是一次性遗传的基因的集合。通过全基因组测序，研究人员发现突变体的一条染色体发生了突变，而这条染色体似乎包含了一个表基因。对于像女王一样的突变体，入门套件包括如何生长它们奇怪的身体和翅膀的物理说明以及行为说明。

这种类似蚁后的突变体的初始基因包包含大约200个基因，其中许多与激素有关，更具体地说，是蚂蚁版的雌激素。Kronauer在洛克菲勒大学的新闻发布会上说，这些基因(编码细胞色素p450酶)的一个突变就能影响蚂蚁的形状、产卵(蚁后倾向于产更多的蛋)和寄生行为。“这一切都可以在一个突变步骤中发生变化。”

这表明，蜂王不是孤立地进化个体特征，而是在一代人的时间内突然出现在她的宿主群体中，完全做好了成为寄生虫的准备。

“他们都在同一个保护伞下协调，”特里布尔说。这意味着蜂王的翅膀、眼睛和卵巢可能会因为一组指令而不是单独的信号而长到合适的大小。“这是一件大事，”特里布尔继续说，“因为这意味着可能存在一种激素，甚至可能在人类体内。”

当然，仅仅因为蚁后可以这样出生并不意味着寄生虫在野外就是这样出生的。接下来，研究小组计划研究野生蚂蚁物种是否具有超基因，以及它们的寄生女王是否由通常会产生工蚁的幼虫自发产生。与此同时，特里布尔将继续梦想着，有一天，他能很好地理解突变体的基因起源，在他的实验室里再造它们。

Trible说:“重要的是这种突变体的存在。”“没人见过变种人。这完全是前所未有的。”

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。