蟻后的壽命為什么比螞蟻長

螞蟻當了蟻后之后,壽命至少會增加5倍,最多可達30倍,這是上個月紐約大學醫學院的 Danny Reinberg 領導的團隊在《Science》期刊上發表的一篇名為《Insulin signaling in the long-lived reproductive caste of ants》的論文的結論 。

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研究人員此次選擇的研究對象是印度跳蟻(Harpegnathos saltator),之所以選擇它是因為印度跳蟻是科學家們最早完成基因測序的螞蟻之一,由于它們在受到驚嚇時,會展現出驚人的跳躍力,因此得名 。
在實驗中,研究人員對印度跳蟻進行了多個方向的實驗,當然實驗的重心就是“工蟻變成蟻后之后,壽命增加的原因”,下面我們先來看一下實驗中印度跳蟻比較有意思的地方 。
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印度跳蟻實驗
螞蟻是我們最熟悉的一類昆蟲,因為它們太常見了,無論是鄉村還是城市,只要你想找,很快就能在地面上、樹干上發現螞蟻們忙碌的身影 。小時候,我觀察最多的昆蟲之一就是螞蟻了,不過,有一個兒時的疑問:蟻后意外死亡,剩下的螞蟻會怎么辦?
這個實驗就給出了答案,以前我認為蟻后死后,螞蟻們會亂作一團,然后同類相殘,最后滅族 。但事實上,研究人員發現,當蟻后死亡之后,剩下的螞蟻雖然會短暫地發生混亂,但是總體來說還是有秩序的,而亂的只有部分工蟻,它們會廝殺,但目的是為了角逐新蟻后 。
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當工蟻通過競爭拿到“蟻后”的寶座之后,它由原本的沒有繁殖能力,變成了可以繁殖,此時蟻巢中的雄蟻會與之交配,進一步鞏固自己“蟻后”的地位,然后蟻巢的秩序會再次恢復 。
之后,研究人員將蟻后放到一個有成熟蟻后的蟻群中,原本我們以為的蟻后被螞蟻殺死并沒有發生,而是蟻后在被放入新蟻群后重新失去了產卵能力,變成了一只工蟻,與其他的工蟻一起“打工” 。
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這讓研究人員費解,因為在動物界壽命與繁殖通常是逆向關系,也就是說繁殖力越強,動物壽命越低,這是因為繁殖是件非常消耗能量且會加快代謝速率的一件事 。
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工蟻變蟻后壽命增加的原因
工蟻變蟻后之后,不僅繁殖力增加了,壽命還大幅度增加了,這引起了研究人員的高度重視,通過對工蟻和工蟻變得蟻后的大腦、卵巢以及脂肪體進行批量RNA(核糖核酸)測序,研究人員發現新晉蟻后的脂肪體中卵黃蛋白原(Vg)基因表達大幅度增加了,同時新晉蟻后的胰島素mRNA與卵巢中的IGF mRNA、蛋白質也明顯的增加了 。
胰島素的增加使得工蟻的卵巢得以發育,進而發育成蟻后,不過,根據對以往動物的研究看,胰島素增加導致胰島素通道被激活,是會相應的減少壽命的,但新晉蟻后竟然絲毫沒有收到影響,反而還增加了 。
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通過進一步對新晉蟻后胰島素通路的基因分析,研究人員找到了兩個重要的分支AKT 和 MAPK,這兩個分支只有MAPK具有活性,AKT是不具備活性的,而前者是誘導卵巢發育的,后者是控制衰老的 。
在新晉蟻后的卵巢開始發育時,會產生一種物質,這種物質會阻斷AKT信號的傳輸,而阻擋這個信號傳輸就是螞蟻成為蟻后之后壽命增加的原因,也就是說它只用了一個分支用來刺激繁育,同時切斷了另一個分支的傳輸,延緩了衰老 。
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人類能不能借鑒螞蟻的這個能力達到增加壽命的效果?
從理論上看,只需要找到人胰島素通路中的兩個相似的基因,然后切斷AKT信號的傳輸,人也能達到增加壽命的效果 。但這只是理論,首先,并不是所有的動物切斷AKT信號傳輸后都能增加5倍的壽命,經研究,老鼠、果蠅等動物只能增加10%-20%,所以即便是真的實現了人為的切斷人類的該信號傳輸,增加的壽命也是不一定的 。
其次,研究中出現AKT信號中斷的動物都是自發性的,而不是人為的,科學家們只是研究了它們的機理,而人類在卵巢發育的過程中會不會自主的產生中斷該信號傳輸的物質還未可知(一種稱為 Imp-L2的胰島素抑制蛋白) 。
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如果人類不會自主地產生這種抑制蛋白,那么即便將其他動物體內的這種抑制蛋白注入到人體內,由于是不同的物種,它也無法發揮效力,所以,從目前來看,螞蟻從工蟻變成蟻后增加壽命的原理還無法用到人類身上 。
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總結
工蟻變蟻后除了擁有這超強的繁殖能力外,壽命還能大大增加,所以一旦有機會(蟻后死亡或者蟻群數量達到閾值),工蟻們都會爭先恐后的爭當這個蟻后,盡管當了蟻后之后會淪為“生育工具”,但想想能留下成千上萬的后代以及多活好幾年,這個代價也算是“劃算”了 。
【蟻后的壽命為什么比螞蟻長】至于人類借鑒螞蟻的這種“變身”目前來說是不太可能的,不過,隨著科學的進步,這些研究成果終歸有一天會在人類身上體現 。

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