為了茁壯成長，蟻群依賴於每個人的努力。 對於入侵者螞蟻，這意味著勤奮的偵察員會追踪其他巢穴，然後指揮數百隻野蠻的覓食者發起攻擊。 他們回來時用鉗子夾住死去的幼螞蟻來餵養定居點。 克隆產生了。 殖民地蓬勃發展。
但是入侵者螞蟻是受冒名頂替者困擾的大約 50 種物種之一：類似於蟻后的寄生螞蟻。 它們貪婪地吃著蜂群的食物，卻推卸自己的覓食職責，繁殖時只能孵化出更多的寄生蟲而不是工蟻。 假蜂王是如何出現的，長期以來一直困擾著科學家們。
佐治亞大學的進化遺傳學家肯·羅斯說：“這些東西是如何產生的，這真是一個謎。”
A 週二發表在《當代生物學》上的研究 提供解決方案. 一種在單代入侵者螞蟻之間快速變異的“超基因”很可能是皇家冒名頂替者的罪魁禍首。 這一發現源於洛克菲勒大學實驗室的一次驚人觀察，Waring Trible 和他的研究生導師 Daniel Kronauer 在那裡研究了入侵蟻群。
“這些奇怪的變異蜂王剛剛出現，”領導這項研究的特里布爾博士說，他現在就讀於哈佛大學。 在培養皿中與蟻群的其餘部分隔離開來，很明顯可以看出：幾隻螞蟻有翅膀。
這是許多物種蟻后的典型特徵，但這很奇怪，因為入侵者螞蟻通常沒有翅膀，也沒有蟻后。
“看到這些有翅膀的雌性非常令人震驚，非常引人注目，馬上，”特里布爾博士說。 “我立刻認為這是遺傳的。”
他著手對 10,000 只蟻群進行分類。 他的大海撈針搜索總共發現了 14 個冒名頂替的皇后，然後他讓它們繁殖。 他們的後代總是有翅膀的寄生蟲。
Trible 博士和他的同事多年來致力於研究突變體並試圖弄清它們的起源。 另一位遺傳學家肖恩·麥肯齊 (Sean McKenzie) 編譯 常規螞蟻的整個基因組，而 Trible 博士分析了突變體的基因組。 通過比較基因組，Trible 博士可以了解普通螞蟻和變異螞蟻的不同之處。
在這兩種螞蟻中，一條染色體攜帶一組基因，這些基因一起遺傳，可以控制重要的特徵和功能，稱為超基因。 普通螞蟻有一個超基因副本和另一個突變和隱性版本。 但是冒名頂替的蜂后有兩個拷貝的變異超基因。
“人類的這種突變可能會殺死你，”特里布爾博士說。 “染色體如此退化。 這是一個非常討厭的突變。”
但是對於這些螞蟻來說，殺不死它們的東西會讓它們長出翅膀。
Trible 博士說，超基因“極有可能”控制冒名頂替蜂后的生長，但需要更有針對性的研究來證實這一發現。
幾十年來，人們普遍認為複雜的特徵或行為，例如寄生或蜂群中蟻后的數量，將由許多基因的綜合影響決定，羅斯博士說，他在螞蟻和螞蟻中發現了第一個超基因。沒有參與這項新研究。 但他說，科學家們現在知道，“可能有很多基因，但它們往往被鎖在超基因中。” 這意味著複雜的特徵可能只取決於一個因素，“這太神奇了，”他說。
雖然科學家們已經確定了至少五種其他螞蟻超基因，但這將是第一個控制種姓，或者螞蟻是否成為工蟻、覓食者或蟻后的超基因； 其他的則與社會行為有關。 為什麼螞蟻會發展成某個種姓的成年人是一個懸而未決的問題。 這種超基因似乎已經消除了寄生蟲成為工人的能力，並允許它們發揮通常在襲擊者物種中不存在的作用。
“分離基於種姓的突變體是一個非常強大的工具，”Trible 博士說。 他說，突變體可以成為了解進化黑匣子的重要窗口。
這也是首次觀察到與其宿主同種的寄生螞蟻。 雖然有許多寄生螞蟻，但到目前為止，它們一直是與宿主不同的物種，可能隨著時間的推移從原始物種慢慢進化成為它們的寄生蟲。 這項新研究表明，寄生突變可以發生在一個物種內並跨越一個世代，顛覆了之前關於這種轉變需要數千年或更長時間的假設。
“這是一步，但並非微不足道，”羅斯博士說。
