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1700238454 生命密码:你的第一本基因科普书 [:1700236014]
1700238455 生命密码:你的第一本基因科普书 这不是一“只”蚂蚁
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1700238457 地球上最成功的昆虫是什么?
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1700238459 从各个方面看,蚂蚁都是有力的竞争者。
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1700238461 蚂蚁分布于除南极洲以外的所有大洲,目前已发现超过12000种蚂蚁。蚂蚁的总数量更是天文数字——据估计,所有蚂蚁的重量加起来占到所有陆生生物重量的15%~20%。
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1700238463 从单只蚂蚁看,这是一种脆弱的昆虫。大多数蚂蚁体形较小,不能飞行,也无特殊的攻防武器,以至于我们可以轻轻松松捏死一只蚂蚁。但能让蚂蚁取得如此大成功的原因,并非个体能力,而是高效的社会组织方式。
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1700238465 同基因不同命
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1700238467 宋代诗人杨万里写过一首《观蚁》:“偶尔相逢细间途,不知何事数迁居。微躯所馔能多少,一猎归来满后车。”
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1700238469 蚂蚁被认为是“超个体”,如果把一个蚁群看成一个人脑,每个蚂蚁个体就相当于人脑中的一个神经元,它们可以组成一个团体,互相配合来完成许多工作。
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1700238471 几乎每种蚂蚁都过着分工井然、有条不紊的群居生活。一个蚁群基本上有这么几种蚂蚁:雄蚁、蚁后、工蚁和兵蚁。
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1700238473 雄蚁生来的使命就是繁殖,它是由未受精卵发育成的生殖蚁。与之类似,蚁后的主要工作也是繁殖及养育后代。起初,蚁后是一群蚂蚁中一些生来不同的雌蚁,被称为“公主”,从蛹中羽化出来就生有翅,而且有生殖能力。等到生殖腺充分发育后,它们与雄蚁远离蚁巢进行群体婚飞,也就是交配。交配结束后,雄蚁便完成使命光荣地死去。而“公主”也会将双翅脱落,并在土壤中掘穴建巢,开始建立自己的蚁群,成为蚁后。蚁后个体特别大,一般会有工蚁伺候。
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1700238475 工蚁又称职蚁,顾名思义就是干活的蚂蚁,它们个体最小但数量最多,是没有生殖能力的雌性,主要职责是建造和扩大巢穴、采集食物、饲喂幼蚁及蚁后等。
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1700238477 兵蚁也是雌蚁,负责抵抗外敌,同样没有繁殖能力,但体形较大,上颚发达,战斗力很强。
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1700238479 在一个蚁群中,除了雄蚁之外,“公主”、工蚁、兵蚁都是雌蚁,也都是同一个蚁后的“女儿”,有着相同的基因。
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1700238481 大多数生物都想方设法把自己的DNA传递下去,但是作为真社会性昆虫,蚂蚁存在的意义并非是为了个体DNA的传递,而是要保障群体DNA的传递。为此,一些个体放弃了繁殖能力,服从社会分工——当有繁殖能力的姐妹顺利繁殖后,它们的DNA也就获得了传递。不过,在DNA相同的情况下,蚂蚁又是如何发育成不同工种的呢?
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1700238483 人类拥有相同的基因会发育成极其相似的同卵双胞胎。蚂蚁虽然基因相同,却在后天的发育过程中,有的成了继承皇位的“公主”,有的成了操持家务的“保姆”,有的干脆变成了“女兵”。造成“同蚁不同命”现象的,便是它们后天发育中的基因表达调控——通过改变环境、食物等因素影响基因表达。
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1700238485 在蚂蚁发育的过程中,不同工种的基因表达不同,因而表现出在生理构造、体形和行为等方面的差异。这种基因不变,而基因表达出现可遗传变化的现象,称为表观遗传。
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1700238487 在研究佛罗里达弓背蚁时,美国科学家发现H3K27ac 的基因[1] 决定了蚂蚁的分工。如果抑制兵蚁体内该基因的表达,这些兵蚁便会一改“女兵”作风,开始充当蚁群的“保姆”,像工蚁一样专心觅食。这进一步说明,蚂蚁分工差异的原因是基因表达的不同,而非基因本身的不同。
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1700238489 这种基因表达的差异能让蚁群更好地适应环境。在食物丰沛时,少数工蚁便能找到足够的食物,蚁群可以分配更多蚂蚁去保卫巢穴;而在食物短缺时,会有更多的蚂蚁加入觅食的队伍。
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1700238491 依靠群体的力量,小小的蚂蚁能够进行各种需要高度社会分工合作的活动。不少蚂蚁都是建筑能手,巢穴内部复杂程度与人类建筑不相上下;有的蚂蚁从别的蚁巢偷取幼虫蓄奴使用;有的蚂蚁有特殊工种,专门以腹部储存蜜汁以供蚁群使用。最令人惊奇的是,有些蚂蚁甚至还会从事“农牧业”活动。
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1700238493 蚂蚁农牧场
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1700238495 蚂蚁最喜欢糖分,但自然界很少有富含糖分的食物:水果是有季节性的,平时难得一尝;蜂蜜倒是不错,但要吃到蜂蜜的话,还得跟守巢的蜜蜂干上一架,显然费力不讨好。于是,蚂蚁便把目光投向了蚜虫的排泄物。
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1700238497 蚜虫以吸食植物的汁液为生,但不能消化植物汁液中的糖分,会把糖分从消化系统排出。可以说,蚜虫的排泄物富集了食物中的糖分,相当于被提纯了的糖浆,所以又被称为蜜露。尽管这糖分的来源有些不雅,但对蚂蚁来说却是难得的美食。为了能长期吃到蜜露,蚂蚁像养奶牛一样养着蚜虫。
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1700238499 当然,这“保护费”也不是白收的,如果蚜虫有天敌,比如瓢虫来袭,蚂蚁便会去跟它打架,保护好自己的“糖源”;如果蚜虫栖息的植物长势不好,蚂蚁还会把蚜虫搬到长势良好的植物上,就像逐水草而居的牧人一样。生物学家还发现,蚂蚁会用自己的触角触碰蚜虫,促使蚜虫排出更多的蜜露,宛如有经验的牧人给奶牛挤奶。
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1700238501 蚂蚁和蚜虫就以这种互利共生的关系生活在一起,蚜虫给蚂蚁提供食物,蚂蚁则给蚜虫保障后勤和治安,两者都能从中获益。
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1700238503 除了从事“农牧业”饲养蚜虫,蚂蚁还能从事“种植业”。南美有一种蚂蚁叫切叶蚁,它们能用大颚把植物叶片切下来当作培养基,再从旧培养基中搬来菌种,种植真菌作为食物。切叶蚁会对真菌的菌种小心保管,非常珍视。它们的“公主”长大后自立门户时,还会随身携带一些菌种,以便继续种植真菌。
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