在漫长的进化历史中，许多动物繁殖后便离开幼崽，让它们独自生存。最近发表在《自然》杂志上的一项研究为看护行为如何从遥远的非育儿起源中出现提供了可能的解释。通过研究克隆掠食蚂蚁，研究人员发现进化可能没有创造出全新的大脑系统来产生育儿行为。相反，似乎是改编了最初调节饥饿和进食的古老神经通路，使其在社交照护中发挥了新的作用。蚂蚁和哺乳动物使用相关的脑信号系统来帮助控制育儿。蚂蚁随着年龄的增长而改变其社会角色，使它们成为研究育儿如何进化以及行为如何随着大脑衰老而转变的有用对象。这些发现最终可能为揭示人类等哺乳动物中的类似过程提供线索。洛克菲勒大学社会进化与行为实验室主任丹尼尔·克罗纳尔表示：“我们的研究是进化如何很少从零开始创造新事物的一个典范。进化利用已有的资源，有时会以非常惊人的方式进行。” 尽管育儿在动物王国中表现出多种形式。哺乳动物用乳汁喂养幼崽，鸟类保护并维护巢穴，而蚂蚁则照料发育中的幼虫。科学家们长期以来一直想知道，如何从几乎没有照护的祖先演化出如此复杂的育儿行为。一个主要的观点是进化重新利用了已经存在的生物系统。早期对哺乳动物的研究表明，某些神经肽——大脑用来进行交流的小分子，可能已经从调节饥饿转向鼓励育儿行为。证实这一联系一直很困难。果蝇和线虫是神经科学研究中广泛使用的两种动物，但它们并不照顾后代。小鼠却提供了广泛的育儿照护，科学家们已经确定了几种参与这一行为的神经肽，但小鼠的大脑极为复杂。克罗纳尔的团队发现，涉及育儿的一些神经调节机制在蚂蚁和小鼠中重叠。这使得蚂蚁成为一个潜在有价值的研究模型。蚂蚁大脑包含约6万个细胞，而小鼠大脑则约有1亿个细胞，因此科学家们可能能够更详细和更快地研究其基础电路。 追踪育儿行为 研究人员创建了一个自动化行为系统，将个体蚂蚁与个体幼虫配在一起。该设置使团队能够监控数百次的育儿互动。接着，他们识别并合成了蚂蚁大脑中发现的许多化学信使。每种分子都进行评估，以确定它是否改变了蚂蚁的育儿行为。蚂蚁群体有严格的年龄劳动分工。年轻的蚂蚁一般留在巢内照顾幼虫。随着年龄的增长，它们更有可能离开巢穴去觅食。研究人员希望了解大脑化学变化如何控制这种转变。他们研究了最有前景的分子是在哪里产生的，它们的水平如何随着蚂蚁的生命周期而变化，以及当这些分子的活性被增加或减少时发生了什么。研究团队还比较了被喂食的蚂蚁与缺乏食物的蚂蚁。这使科学家可以测试参与育儿的信号是否仍然与它们可能进化而来的古老进食电路连接。“我们注释了这只蚂蚁的神经肽组，即神经肽的完整集合，”凯说。“我们能识别出70种。这需要大量的努力，但现在我们有一组分子，可以多方面进行研究。” 两种大脑分子影响蚂蚁行为 结果显示，蚂蚁的育儿行为与调节饥饿的大脑系统紧密相关。两种信号分子似乎根据蚂蚁的年龄和内部状态推动行为朝相反方向发展。神经肽F（NPF）鼓励蚂蚁照顾幼虫，而阿拉托斯肽A（AstA）则使蚂蚁更有可能离开幼虫去觅食。年轻的蚂蚁在大脑重要区域自然有更高水平的NPF和较低水平的AstA。年长的蚂蚁则显示出相反的模式。这一转变匹配了昆虫从在巢内哺育幼虫到在外面寻找食物的正常进程。当研究人员改变任一分子的活性时，蚂蚁改变了其行为。这表明，神经肽不仅仅与育儿相关，而是能够积极影响一只蚂蚁是养育幼虫还是去寻找食物。 饥饿可以促使蚂蚁走向育儿 同样的分子也对饥饿作出反应，就像相关信号在哺乳动物中所做的那样。饥饿的蚂蚁发展出更高水平的NPF和更低水平的AstA，使它们表现得更像是照顾者。