大约6600万年前，一颗小行星撞击地球，结束了恐龙的时代。随之而来的大规模灭绝为无数其他动物的进化和传播创造了机会。蚂蚁是最终取得显著成功的群体之一，科学家现在已识别出可能推动它们崛起的一个惊人遗传因素。如今，蚂蚁是最大的社会昆虫家族，世界各地发现了超过15,000种。发表在《科学进展》上的新研究表明，它们非凡的进化成功部分得益于被称为转座元件的移动DNA片段，或称“跳跃基因”。这项国际研究由德国明斯特大学进化与生物多样性研究所的卢卡斯·施拉德博士领导。 “跳跃基因”如何帮助蚂蚁进化 跳跃基因是可以在基因组内移动到不同位置并产生自身额外拷贝的DNA片段。科学家们曾主要将它们视为“基因组寄生虫”，因为就像病毒一样，它们可以在不对宿主提供明确好处的情况下繁殖。在某些情况下，它们的活动甚至可能导致疾病。然而，最近研究人员开始认识到这些移动的遗传元素也可以为进化变革创造机会。新的发现表明，它们在蚂蚁显著多样化中扮演了重要角色。当科学家比较不同的蚂蚁群体时，他们发现含有最多跳跃基因的谱系，通常也拥有最多的物种。更具启发性的是这些遗传变化的时机。研究人员发现，几个主要的蚂蚁谱系在古新世早期（约6600万年前）经历了跳跃基因活动的不同高峰。这些爆发发生在这些群体开始扩展到今天存在的数千种物种之前不久。“小行星撞击对环境产生了戏剧性的影响。我们现在发现了将这些生态动荡与蚂蚁随后的快速多样化连接起来的基因组机制：转座元件，”卢卡斯·施拉德解释道。 蚂蚁并不是唯一展现这种进化模式的动物。先前的研究也确定了与其他群体中新物种的出现相关的跳跃基因活动增加的时期，包括灵长类动物和蝙蝠。 蚂蚁沟通的遗传助力 研究人员还发现跳跃基因与使蚂蚁通过化学信号进行交流的基因家族的扩展之间存在联系。特别重要的是负责气味受体的基因，它们使蚂蚁能够检测和响应气味。这些受体对几乎每一个方面的蚂蚁社会行为至关重要。蚂蚁在环境中依赖化学线索来寻找路线、识别自己巢穴的成员以及协调与其他蚂蚁的活动。这些发现表明，跳跃基因可能促进了这些感知系统的扩展，潜在地提高了蚂蚁检测和解读化学信息的能力，这使得它们复杂的社会得以可能。 追踪蚂蚁1亿年的进化 为了调查跳跃基因如何影响蚂蚁进化，国际研究团队检查并比较了163种蚂蚁的基因组。这些代表了如今生存的16个蚂蚁亚科中的12个，提供了现代蚂蚁遗传多样性的广泛图景。使用这些基因组比较，科学家重建了转座元件在过去1亿年中的进化及活动变化。结果揭示了古代跳跃基因活动的爆发与蚂蚁后来的多样化之间的显著联系，这表明曾被作为基因寄生虫所忽视的DNA序列，可能帮助了地球上最成功的昆虫群体之一繁荣发展。