蚂蚁和树木：热带雨林中的“进化似曾相识”

蚂蚁以其严格而复杂的社会行为而闻名。在热带地区，它们也以与植物形成共生关系而闻名。某些种类的树木有明显的中空隆起，里面有蚂蚁，通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，成群结队地保护植物免受敌人的攻击。几个世纪以来，科学家们一直在观察这些相互作用，但一个持久的问题是，这些有趣的相互作用最初是如何进化的

这仍然是一个谜，但犹他大学野外生物学家Rodolfo Probst领导的新研究提供了一些见解，可以拓宽我们对蚂蚁-植物共生的理解

他的研究发表在《英国皇家学会学报B》上，主要关注一种名为Myrmelacista的蚂蚁属。大多数杨梅属物种在植物的死茎或活茎上筑巢，没有任何专门的互惠关系。但中美洲的一组物种只在某些种类的小型林下树木的活茎上筑巢，这种特殊的共生关系类似于其他蚂蚁-植物共生关系。这些微小的黄色蚂蚁在不伤害寄主植物的情况下掏空茎，在中美洲各地都能找到

这种共生关系需要复杂而新颖的行为和形态（颜色、形状和大小等物理特征），并且被认为很少发生。中美洲专家是由九个物种组成的集群，它们都有这些复杂的特征，彼此之间只有轻微的差异。人们认为，一个共同的祖先必须在很长一段时间内进化出共生关系，而这些是共生关系进化后出现的非常年轻的物种

普罗布斯特有了一个惊人的发现。利用DNA序列数据来揭示它们的进化历史，他发现这九个物种在进化树的不同部分以两个集群的形式出现。这意味着，这种复杂的关系及其所有独特的特征，是从非专业祖先进化而来的两次。不仅如此，它们也在近距离进化，大约在300万年前的同一时间

普罗布斯特说：“我希望我能拿一台时光机来看看。”。“也许是生态或植物的可用性首先帮助了这些友谊的进化。”

他认为这是一个趋同进化的案例，不同的物种进化得更相似，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，这些蚂蚁在Probst所说的“进化似曾相识”中发展出了相同的行为。Probst说：“它们看起来如此相似，以至于简约的假设是这种共生关系可能已经进化过一次。”。“我们论文中最酷的部分是，我们证明了这些类型的蚂蚁-植物友谊是独立进化多次的。这是进化的似曾相识吗？就像如果发生了，如果你有适当的生态条件，它可能会再次发生。”

他的两位合著者是著名的昆虫学家杰克·隆吉诺，他因其专业知识和校园内保存的大量蚂蚁标本而在U学生中被称为“惊人的蚁人”，以及前U生物科学学院的博士后研究员迈克尔·布兰斯特特，他现在在犹他州立大学美国农业部授粉昆虫研究所工作

“这篇论文的主要故事是出乎意料的部分。鲁道夫的工作揭示了与植物复杂关系的两个独立进化。这表明，非常独特或复杂特征的发育构建块很容易掌握，并且在条件出现时可以在不同物种之间快速进化，”U生物学教授Longino说，他花了40多年的时间研究蚂蚁，主要是在热带地区

“单凭形态学从来都不擅长揭示物种之间的关系，这是地球上生命多样化的进化盛会。”

在该大学科学研究计划本科生的持续帮助下，Probst正在寻求进行全基因组测序，以梳理出与蚂蚁-植物关联有关的基因，探索一个吸引博物学家几个世纪的现象的“幕后” More information: Rodolfo S. Probst et al, Evolutionary déjà vu? A case of convergent evolution in an ant–plant association, Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences (2024). DOI: 10.1098/rspb.2024.1214

Journal information: Proceedings of the Royal Society B