六十多年来，进化生物学家一直在争论一种由蚂蚁、蜜蜂和黄蜂共享的不寻常遗传系统是否推动了自然界中最复杂的社会组织形式之一：真社会性。在真社会群落中，繁殖在女王和工人之间分配，创建了高度合作的社会和专业化的角色。亚利桑那州立大学的新研究现在表明，仅靠遗传学可能无法解释这些复杂社会是如何进化的。在《当前生物学》上发表的研究发现，真社会性确实似乎更多地出现在具有单倍二倍体遗传系统的昆虫中。然而，几乎所有这些模式都可以追溯到一个特定的群体：具有刺的膜翅目的昆虫，这包括刺痛的黄蜂、蜜蜂和蚂蚁。当更广泛地考虑昆虫时，单倍二倍性本身并不能可靠地预测真社会性是否会进化。研究结果表明，复杂昆虫社会的重复出现可能更多地取决于特定进化群体的生物特征，而不是染色体的遗传方式。“人们已经讨论这个假说大约60年了，”亚利桑那州立大学生命科学学院的博士生、该研究的第一作者Sachin Suresh说。“有许多理论预测，但是在昆虫之间进行正式的比较测试却出奇地少。”为什么真社会昆虫如此不寻常真社会性被认为是自然界中最先进的社会组织形式之一。以这种方式生活的物种形成包含重叠世代的群落，合作养育幼虫并分工繁殖责任。只有一个个体或少数几个个体负责繁殖，而其他个体则充当工人。所有蚂蚁都是真社会的，以及蜜蜂和一些黄蜂。相比之下，其他昆虫群体中真社会性只偶尔出现，包括白蚁、叶蝉、蚜虫和少数甲虫。多年来，科学家们一直在关注单倍二倍性是否能解释为什么这种生活方式在蚂蚁、蜜蜂和黄蜂中如此频繁地进化。在这一遗传系统下，雌性从受精卵中发育，拥有两套染色体，而雄性则从未受精的卵子中发育，仅有一套。这种安排使得姐妹之间的亲缘关系更为亲密，甚至可能比她们与自己的后代还要近。因此，进化理论提出，雌性有时通过帮助抚养姐妹而获得更大的进化优势，而不是自身繁殖后代。这个想法在进化生物学中产生了重大影响，并最终广泛出现在生物学教科书中。尽管其重要性，但这一假说鲜有在涵盖广泛昆虫的庞大实证数据集上进行评估。验证60年前的进化理念为了对这一假说进行大规模测试，Suresh和高级作者Timothy Linksvayer汇集了成千上万种昆虫的社会行为和遗传信息。然后，他们将这些特征放置在两个最大的可用种级昆虫谱系树上。采用系统发育比较方法，研究人员估算了在不同遗传系统的昆虫中，真社会性是如何频繁进化的。最初，研究结果似乎支持传统解释。真社会性似乎在单倍二倍体昆虫中更为频繁地出现。然而，深入的研究却产生了截然不同的画面。几乎整个统计信号都来自昆虫家族树上的一个分支。“当我们正式测试时，我们发现遗传决定系统与真社会性之间没有真正的关联，”Suresh说。“这更多与环境因素和昆虫的生活历史特征有关。”在考虑到刺虫膜翅目的不寻常进化历史后，研究人员发现，非该组的单倍二倍体昆虫发展真社会性的速度与二倍体昆虫相似。近69,000种昆虫揭示出不同的模式这些发现还帮助汇聚了最近的研究，打消了关于单倍二倍性对于复杂昆虫社会进化的真正重要性的怀疑。通过检查近69,000种代表广泛昆虫多样性的昆虫，亚利桑那州立大学的团队发现，单倍二倍性与真社会性之间的明显联系在很大程度上是特定谱系内进化历史的结果。这似乎并不代表一种普遍的生物学规律。这将注意力转向可能帮助蚂蚁、蜜蜂和黄蜂反复进化出高度合作群落的其他特征。诸如刺、专门的筑巢行为和其他生物特征可能创造了使合作更具优势的条件，从而帮助复杂的昆虫社会一次又一次地出现。这项研究代表了对进化生物学一个重要假说的挑战。