基因表达研究发现成为蚁后的一切都在这只白蚁的头脑中

在东北大学教授丽贝卡·罗森高斯(Rebeca Rosengaus)研究的白蚁世界中，工蚁在地球上度过了短短几个月的时间，清洁和喂养它们巨大而长寿的王母，并照顾她的卵和它们的幼崽。

由于工蚁和蚁后都拥有一个称为蚁后中央模块(QCM)的基因网络，因此有些白蚁扮演不育工蚁的角色，而少数白蚁则继续成为与白蚁王交配的繁殖活跃的蚁后，这一直是个谜。罗森高斯说，并且可以活很多年。

根据 Rosengaus 及其合作者在开放获取期刊《科学报告》上发表的一篇论文，答案似乎在于 QCM 某些基因的表达发生位置。

在工蚁和蚁后白蚁中，基因表达都发生在腹部。但在注定成为蚁后的白蚁中，基因表达也发生在胸部和头部。

东北大学海洋与环境科学系副教授罗森高斯专门研究行为生态学和昆虫社会生物学，他说：“不仅仅是蚁后拥有这个蚁后中央模块网络。每个人都拥有它。只是以不同的方式表达而已。” 。

“随着蚁后成为蚁后，这个网络的基因开始过度表达。它们开始生产比工蚁头脑中生产的产品多得多的产品。”

罗森高斯说，过去，科学家们没有看到昆虫身体不同部位的基因表达如何变化，因为他们将整个身体磨碎进行转录组分子分析。

“这项研究的巧妙部分是，我们将测试的每个个体的头部和胸部与腹部分开。这使我们能够看到蜂王在头部和胸部有很多 QCM 上调，但是不在他们的腹部。”

罗森高斯说，之前大多数关于社会性昆虫种姓分化的转录组研究都分析了蚂蚁、蜜蜂和黄蜂。

这项研究是与德国弗莱堡大学的朱迪思·科尔布(Judith Korb)合作完成的，分析了小白蚁(Zootermopsis angusticollis)，它是一种来自很久以前进化而来的原白蚁科白蚁科的物种。

在白蚁科(白蚁系统发育树中的中间科)的 Cryptotermes secundus 物种中也观察到了类似的基因表达模式。

罗森高斯每年都会去加利福尼亚州收集以红木树桩和腐烂原木为食的白蚁，他说白蚁在生态中发挥着重要作用，它们会分解死树的残骸，同时增加土壤的氮含量。

在最近进化的白蚁物种中，蚁后相对于工蚁来说特别大。在这样的物种中，蜂王的寿命长达 20 年，而她的不育工蜂只能存活几个月，这似乎很奇怪。

但就培育巢穴而言，“这个策略一定很有效，”罗森高斯说。“否则，进化可能会用另一种创新、另一种做事方式取代这一策略。”