在自然界中,生物种类通常通过自身物种的交配与繁殖来延续后代,这被视为最基本的生物繁殖规则。然而,2025年发表在《自然》杂志上的一项研究打破了这一传统认知,揭示了欧洲地中海地区两种收割蚁 - - 伊比利亚收割蚁(Messor ibericus)与构巢收割蚁(Messor structor)之间发生的强制性跨物种克隆现象。这一新颖的生殖策略展现出一位蚁后竟能孕育两个不同物种的后代,且形成了互相依赖、共生共存的复杂体系,开创了一种名为"异物生殖"(xenoparity)的生殖新模式。传统观点认为雌性个体所生育的后代无论在形态还是遗传上均属于同一物种,但M. ibericus蚁后的生殖行为完全颠覆了这一准则。研究中的基因组分析表明,伊比利亚收割蚁的工蚁皆为M. ibericus与M. structor的基因杂交体,拥有远远高于正常水平的杂合性,确认了工蚁是两个物种的第一代杂交后代。更巧妙的是,母蚁不仅需要与另一物种的雄蚁交配以产生杂交工蚁,还能直接通过克隆另一物种的雄性实现自我繁殖。
在这种情况下,M. ibericus蚁后产下两类雄蚁,一部分为自身物种的雄蚁,另一部分是以克隆方式产生的构巢收割蚁雄蚁。两类雄蚁不仅基因组相差巨大,其形态特征也截然不同:拥有丰满毛发的为伊比利亚型,而几乎无毛的属于构巢型。令人惊讶的是,这些构巢雄蚁遗传上完全来自于蚁后克隆的构巢雄蚁核基因,而M. ibericus的线粒体DNA则统一同属于蚁后母体,这种"核-线粒体基因组不匹配"在蚂蚁中极为罕见。该现象是通过一种被称为"雄性单亲克隆"(androgenesis)的机制实现,即雄蚁的核基因组完全取代了来自母体的核DNA,从而克隆出同一基因型的雄性。这种机制在动物界极为罕见,且尚无明确的发育生物学机制得以阐明。研究团队通过长期控制实验室观测确认了单一M. ibericus蚁后可同步产生两种雄蚁及杂交工蚁,证明了此生殖策略的可行性及稳定性。
此外,地理学分布显示该机制大大突破了构巢蚂蚁的自然扩散范围,使伊比利亚收割蚁得以在无构巢蚁存在的区域成功定殖。生殖方式的这种突破,使得两物种的生态关系由简单的性寄生演化为互相协同的性共依赖。在"异物生殖"体系下,M. ibericus蚁后依赖于"克隆"出的构巢雄蚁提供配子以产生工蚁,而克隆雄蚁则依托母体的资源生存和繁殖,两者形成一种高度整合的超有机体模式。该发现不仅为理解物种边界和繁殖多样性提供了新的视角,也意味着两物种的生殖命运紧密纠缠、难以分割。蚁后被定义为"异物生殖雌性",即其生殖过程必然涉及体内孕育另一物种的个体,这促使科学界重新审视性系统与物种定义的基本范畴。该研究还推动了进化生物学中重大个体性转变理论的发展,展现出两个物种如何通过性共生进化成协同整体。
此机制也类似于人工驯化,M. ibericus通过控制克隆构巢雄蚁基因组,确保了群体继续依赖该类雄蚁完成工蚁生产,避免依赖野外自由雄蚁的限制。多样性低且遗传负荷高的克隆雄蚁族群表明了持续近乎无性繁殖的特征,也类似于人类对驯养物种的选择压力和遗传瓶颈。该发现延展了生物学中对克隆、杂交与物种共生关系的认知边界,且或将对蚂蚁生态、种群动态、适应乃至种内冲突的理解提供革命性影响。未来工作有望揭示该跨物种克隆的详尽分子机制、调控网络及其起源。此外,研究人员指出此种交叉克隆机制,也为其他复杂社会性昆虫或动物群体的隐秘繁殖策略提供了新的检索思路。虽然目前此类跨物种雄性克隆仅在M. ibericus与M. structor之间被观测到,但其背后的性进化、基因组互作及社会结构等生物学原理或适用于更广泛的生物范畴。
生态学和进化方面,该种生殖策略可视为性寄生到性共依存演化光谱上的典型案例。随着环境变化和地理屏障消除,对这类机制的深度理解将有助于预测物种扩张、适应与多样性变动趋势。通过该研究,人类得以窥见生命艺术般的复杂互惠体系,改写了传统性别、物种、以及遗传独立性的定义,也为生物学中物种界限和进化个体性的研究揭开新篇章。总之,一只蚁后孕育两物种个体的惊人事实,既是生物繁殖策略的突破,更是形态和基因领域的奇观,代表着自然界鲜为人知的奥秘之一。 。
