蚂蚁和树木热带雨林中的进化似曾相识

蚂蚁以其严谨而复杂的社会行为而闻名。在热带地区，它们还因与植物形成互利共生而闻名。某些树种有明显的空心隆起，里面住着蚂蚁，它们经常用专门的蚂蚁食物喂养蚂蚁。作为回报，蚂蚁是好斗的保镖，它们成群结队地积极保护植物免受敌人的侵害。几个世纪以来，科学家们一直在观察这些互利共生，但一个永恒的问题是，这些有趣的相互作用最初是如何进化而来的。

这仍然是一个谜，但犹他大学野外生物学家罗道夫·普罗布斯特领导的新研究提供了一些见解，可以拓宽我们对蚂蚁与植物共生关系的理解。

他的研究成果发表在《皇家学会学报B》上，重点研究了一种名为Myrmelachista的蚂蚁属。大多数Myrmelachista物种在植物的死茎或活茎中筑巢，没有任何专门的互利共生关系。但据了解，中美洲有一类物种只在某些小型林下树种的活茎中筑巢，形成了一种类似于其他蚂蚁-植物互利共生的特殊共生关系。这些微小的黄蚁会挖空茎秆而不会伤害宿主植物，它们遍布中美洲各地。

这种共生关系需要复杂而新颖的行为和形态(如颜色、形状和大小等物理特征)，而且据认为很少发生。中美洲的专家是九个物种的集群，它们都具有这些复杂的特征，彼此之间只有细微的差异。人们认为，一个共同的祖先一定是在很长一段时间内进化出了这种共生关系，而这些是非常年轻的物种，是在共生关系进化之后出现的。

Probst做出了一个惊人的发现。利用DNA序列数据揭示它们的进化历史，发现这九个物种在进化树的不同部分以两簇的形式出现。这意味着这种复杂的关系及其所有​​独特特征都是从非专业祖先进化而来的。不仅如此，它们进化的时间也很接近，大约在300万年前。

“我希望我能坐上时光机去看看，”普罗布斯特说。“也许正是生态环境或植物的多样性促成了这些友谊的发展。”

生物学家RodolfoProbst带领犹他大学学生前往哥斯达黎加进行实地研究。图片来源：犹他大学

他认为，这是趋同进化的一个例子，不同物种进化得更相似，通常是因为它们占据了相似的专门生态位。想想鲸鱼和鱼。不知何故，这些蚂蚁发展出了相同的行为，普罗布斯特称之为“进化似曾相识”。

“它们看起来如此相似，因此简单的假设是这种互利共生关系可能已经进化过一次，”普罗布斯特说。“我们论文中最酷的部分是，我们展示了这些类型的蚂蚁-植物友谊独立进化了多次。这是进化的似曾相识吗?就好像如果它发生了，那么在适当的生态条件下它可能会再次发生。”

他的两位合著者分别是著名昆虫学家杰克·朗吉诺(JackLongino)和前犹他州立大学生物科学学院博士后研究员迈克尔·布兰斯特特(MichaelBranstetter)，杰克·朗吉诺因其专业知识和在校园内保存的大量蚂蚁标本而被犹他大学学生称为“惊人的蚁人”。布兰斯特特目前就职于美国农业部犹他州立大学授粉昆虫研究组。

“这篇论文的主要内容是出乎意料的部分。罗道夫的研究揭示了与植物的复杂关系的两次独立进化。这表明，非常独特或复杂的特征的发育构件随时可用，并且可以在条件成熟时在不同物种之间快速进化，”朗吉诺说，他是U生物学教授，研究蚂蚁已有40多年已有四十多年，主要在热带地区进行。

“形态学本身从来就不擅长揭示物种之间的关系，以及地球上生命多样化的进化历程。”

在该大学科学研究计划本科生的持续帮助下，普罗布斯特希望进行全基因组测序，以找出与蚂蚁-植物共生有关的基因，从而“彻底探究”几个世纪以来一直让博物学家着迷的现象。

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