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本報北京6月16日電（記者張蕾、張曉華）我國科學(xué)家通過構(gòu)建法老蟻不同品級大腦單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜，揭示出螞蟻不同品級個體的社會分工和展現(xiàn)出的行為差異與其大腦特化程度有關(guān)。該研究獲得涵蓋法老蟻工蟻、處女繁殖蟻、雄蟻、蟻后4種全品級大腦共206367個高質(zhì)量的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，是世界上首個全面覆蓋螞蟻社會中所有分工角色的單細(xì)胞圖譜。相關(guān)研究成果16日發(fā)表于權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然·生態(tài)與演化》。
“同一個體的體細(xì)胞具有相同的遺傳物質(zhì)，不同的體細(xì)胞則具有不同功能，這是不同細(xì)胞不同基因轉(zhuǎn)錄的結(jié)果。通過對不同細(xì)胞轉(zhuǎn)錄情況進(jìn)行測序和分析，可以確定這些細(xì)胞承擔(dān)的功能。”談到蟻群社會分工的神經(jīng)調(diào)控機(jī)制，論文第一作者、深圳華大生命科學(xué)研究院研究員李啟業(yè)說。
研究顯示，負(fù)責(zé)高級認(rèn)知功能的蘑菇體和負(fù)責(zé)處理氣味信息的細(xì)胞在工蟻里豐度極高，這意味著工蟻傾向于嗅覺感知和處理復(fù)雜信息，擁有靈活的行為策略；雄蟻大腦的細(xì)胞組成趨勢與工蟻相反，視葉細(xì)胞豐度很高，嗅葉和蘑菇體相對不發(fā)達(dá)，這與它僅擔(dān)負(fù)交配職責(zé)而完全不參與蟻巢其他工作的行為相關(guān)；處女繁殖蟻和蟻后具有中間形態(tài)的大腦，意味著它們具有相對全面的行為模式。研究同時發(fā)現(xiàn)，在處女繁殖蟻交配后轉(zhuǎn)變?yōu)橄伜蟮倪^程中，視葉細(xì)胞類群的豐度降低，這與蟻后長期適應(yīng)黑暗的巢內(nèi)環(huán)境相關(guān)；多巴胺細(xì)胞及其下游神經(jīng)肽細(xì)胞豐度增加，一類具有神經(jīng)保護(hù)功能的膠質(zhì)細(xì)胞豐度也顯著增加。論文共同通訊作者、中國科學(xué)院昆明動物研究所副研究員劉薇薇介紹，這揭示了蟻后成熟過程中調(diào)控生理、行為發(fā)生劇烈變化的神經(jīng)機(jī)制，“大腦細(xì)胞類群的變化和神經(jīng)環(huán)路的重塑決定了其職責(zé)功能的轉(zhuǎn)變及壽命的極度延長”。
研究還綜合比較了法老蟻、印度跳蟻、蜜蜂及果蠅的大腦細(xì)胞類群組成及其功能特點(diǎn)。“盡管在進(jìn)化史上已分開數(shù)億年，螞蟻和果蠅大腦中仍有很多種類的細(xì)胞保持同樣的分子特征，行使相似的功能。”論文共同通訊作者、浙江大學(xué)生命演化研究中心教授張國捷指出。
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