螞蟻社會(huì)分工的神經(jīng)機(jī)制被揭示
【科技前沿】
光明日?qǐng)?bào)北京6月16日電(記者張蕾、張曉華)我國(guó)科學(xué)家通過(guò)構(gòu)建法老蟻不同品級(jí)大腦單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜,揭示出螞蟻不同品級(jí)個(gè)體的社會(huì)分工和展現(xiàn)出的行為差異與其大腦特化程度有關(guān)。該研究獲得涵蓋法老蟻工蟻、處女繁殖蟻、雄蟻、蟻后4種全品級(jí)大腦共206367個(gè)高質(zhì)量的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),是世界上首個(gè)全面覆蓋螞蟻社會(huì)中所有分工角色的單細(xì)胞圖譜。相關(guān)研究成果16日發(fā)表于權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然·生態(tài)與演化》。
“同一個(gè)體的體細(xì)胞具有相同的遺傳物質(zhì),不同的體細(xì)胞則具有不同功能,這是不同細(xì)胞不同基因轉(zhuǎn)錄的結(jié)果。通過(guò)對(duì)不同細(xì)胞轉(zhuǎn)錄情況進(jìn)行測(cè)序和分析,可以確定這些細(xì)胞承擔(dān)的功能?!闭劦较伻荷鐣?huì)分工的神經(jīng)調(diào)控機(jī)制,論文第一作者、深圳華大生命科學(xué)研究院研究員李啟業(yè)說(shuō)。
研究顯示,負(fù)責(zé)高級(jí)認(rèn)知功能的蘑菇體和負(fù)責(zé)處理氣味信息的細(xì)胞在工蟻里豐度極高,這意味著工蟻傾向于嗅覺(jué)感知和處理復(fù)雜信息,擁有靈活的行為策略;雄蟻大腦的細(xì)胞組成趨勢(shì)與工蟻相反,視葉細(xì)胞豐度很高,嗅葉和蘑菇體相對(duì)不發(fā)達(dá),這與它僅擔(dān)負(fù)交配職責(zé)而完全不參與蟻巢其他工作的行為相關(guān);處女繁殖蟻和蟻后具有中間形態(tài)的大腦,意味著它們具有相對(duì)全面的行為模式。研究同時(shí)發(fā)現(xiàn),在處女繁殖蟻交配后轉(zhuǎn)變?yōu)橄伜蟮倪^(guò)程中,視葉細(xì)胞類群的豐度降低,這與蟻后長(zhǎng)期適應(yīng)黑暗的巢內(nèi)環(huán)境相關(guān);多巴胺細(xì)胞及其下游神經(jīng)肽細(xì)胞豐度增加,一類具有神經(jīng)保護(hù)功能的膠質(zhì)細(xì)胞豐度也顯著增加。論文共同通訊作者、中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所副研究員劉薇薇介紹,這揭示了蟻后成熟過(guò)程中調(diào)控生理、行為發(fā)生劇烈變化的神經(jīng)機(jī)制,“大腦細(xì)胞類群的變化和神經(jīng)環(huán)路的重塑決定了其職責(zé)功能的轉(zhuǎn)變及壽命的極度延長(zhǎng)”。
研究還綜合比較了法老蟻、印度跳蟻、蜜蜂及果蠅的大腦細(xì)胞類群組成及其功能特點(diǎn)。“盡管在進(jìn)化史上已分開(kāi)數(shù)億年,螞蟻和果蠅大腦中仍有很多種類的細(xì)胞保持同樣的分子特征,行使相似的功能?!闭撐墓餐ㄓ嵶髡摺⒄憬髮W(xué)生命演化研究中心教授張國(guó)捷指出。
《光明日?qǐng)?bào)》( 2022年06月17日 08版)
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