華南師范大學最新Science！

在動物世界中，白蟻以其高度組織化的社會結構和分工明確的品級體系而聞名。它們與螞蟻、蜜蜂等社會性昆蟲一樣，展現出復雜的合作行為，甚至出現了不育的工蟻和兵蟻。然而，與膜翅目社會昆蟲相比，白蟻的社會進化路徑長期未獲同等關注。它們的祖先——木蟑螂，雖已表現出雙親照顧行為，但尚未演化出真正的不育品級。那么，從簡單的家庭照顧到高度分工的真社會性，究竟發生了什么關鍵變化？

2026年4月9日，華南師范大學生命科學學院昆蟲科學與技術研究所李勝教授團隊聯合中國科學院分子植物科學卓越創新中心詹帥團隊等在Science發表了題為《木蟑螂與白蟻的營養特化與社會進化》的研究論文。該研究通過高質量基因組與轉錄組分析，系統揭示了從雜食性蟑螂到木蟑螂再到白蟻的社會進化路徑及其分子機制。

研究團隊首先對包括木蟑螂、原始白蟻和高等白蟻在內的15種蜚蠊目昆蟲進行了長讀長基因組測序與組裝。結果顯示，隨著社會復雜度的提升，基因組規模與基因數量反而顯著收縮。尤其是白蟻，丟失了大量與纖毛和鞭毛相關的基因，這些基因在脊椎動物精子運動中不可或缺。進一步分析發現，原始白蟻——達爾文澳白蟻仍保留了部分此類基因，其精子仍具微弱運動能力，而其他白蟻則完全丟失了這些基因，精子失去運動能力。這一發現為“單配制婚飛是社會進化的前提”提供了分子證據：白蟻的祖先在婚飛后終身保持一夫一妻，精子競爭壓力消失，相關基因自然退化。

在代謝層面，研究發現，木蟑螂由于氧化磷酸化和過氧化物酶體基因表達受限，能量代謝效率低，幼體發育周期長達6年。而白蟻則通過重新啟用祖先的營養敏感型信號通路（如胰島素、EGFR和TORC1通路），實現了能量代謝的高效調控。特別是在社會性白蟻中，早期發育的工蟻表現出高能量代謝和高保幼激素信號，促進快速成長為勞動力；而晚期的繁殖型若蟲則在高能量代謝但低保幼激素信號下發育為有翅成蟲。這種反向調控機制使得白蟻能夠在同一群體中高效生產工蟻和繁殖個體。

研究還通過抑制劑處理和激素干預實驗，驗證了營養敏感通路在品級分化中的核心作用。例如，抑制TORC1通路可使早期工蟻的轉錄組向繁殖型若蟲轉變，而外源保幼激素則能誘導相反方向的變化。進一步的行為生態學實驗表明，工蟻通過肛交哺喂行為調控幼體營養供給比例，當工蟻數量遠多于幼體時，幾乎不產生繁殖型個體；反之則會產生約20%的繁殖型個體。這種基于營養供給的反饋環路，使得白蟻群體能夠動態平衡勞動力與繁殖力，從而支撐起龐大的社會結構。

華南師范大學昆蟲科學與技術研究所李勝教授為本文末位責任通訊作者，領導了整個研究項目。中國科學院分子植物科學卓越創新中心詹帥研究員、哥本哈根大學Jacobus J. Boomsma教授、悉尼大學Nathan Lo教授為本文共同通訊作者。華南師范大學昆蟲科學與技術研究所崔瑩瑩副研究員、劉方方助理研究員、袁冬偉副研究員、廖明韜博士后、李昭昕博士后、欒云霞研究員為本文共同第一作者。本研究得到了國家自然科學基金、廣東省自然科學基金等項目的資助。

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