克隆掠夺蚁种姓相关性状的静态异速生长受基因型而非环境调控

这篇研究通过克隆掠夺蚁（Ooceraea biroi）模型，揭示了种姓相关性状（如卵巢管数量和残眼发育）的静态异速生长（static allometry）受基因型显著调控，而环境因素（如温度、食物供给和照料者基因型）仅通过影响体型间接改变表型，未检测到异速可塑性（allometric plasticity）。结果表明蚂蚁种姓性状发育存在系统性调控机制，为理解社会性昆虫表型可塑性的进化约束提供了新视角。

　　

发育可塑性与体型调控的耦合关系

在具有多型现象的动物中，种姓相关性状常表现出与体型的非线性缩放关系。本研究以克隆掠夺蚁为模型，通过操纵幼虫的照料者基因型、温度和食物供给等环境变量，发现这些因素虽显著影响成虫体型和种姓形态（如卵巢管数量≥4的概率），但其静态异速生长关系保持稳定。例如，高温（28°C vs 23°C）使个体平均体长增加0.15mm，同时四卵巢管概率从5%升至25%，但体型匹配的个体在不同环境中表现相同的种姓性状概率（GLMM，P=0.635）。这表明环境通过改变体型分布而非异速生长斜率来调控表型，符合发育耦合假说。

基因型对静态异速生长的特异性调控

对比A、B、M三种克隆品系发现，基因型不仅影响体型（品系M体长比A/B短8.3%），还显著改变性状-体型关系的截距（GLM，χ²=59.76，P<0.0001）。例如，品系M在体长2.8mm时四卵巢管概率达50%，而品系A需3.1mm（Tukey检验，P<0.001）。这种差异暗示遗传变异可能通过调控激素（如保幼激素JH）敏感性或组织生长阈值来独立于体型影响种姓发育。

种姓性状的系统性调控机制

研究提出两种调控模型：若性状发育模块化（modular），环境应能独立改变特定组织（如眼原基）的生长；若系统性调控占主导，则所有性状将与体型协同变化。本研究发现卵巢管和残眼发育的静态异速生长高度一致（AUC=0.98），且体型可解释91%的表型变异（伪R²），支持后一种机制。这与果蝇（Drosophila）中观察到的异速可塑性形成鲜明对比，可能反映社会性昆虫为维持种姓功能整合而进化的发育约束。

进化与比较生物学启示

在膜翅目昆虫中，种姓性状与体型的强关联具有深远的进化意义。例如，某些蚂蚁（如Monomorium pharaonis）的工蚁虽丧失卵巢发育能力，但JH处理仍能诱导其他后形特征（如翅芽）在较小体型出现，表明不同性状的调控存在等级性。本研究表明，自然选择可能通过改变静态异速生长的遗传基础（如调控JH信号通路）来驱动种姓分化，而环境因素主要通过资源分配影响体型阈值。

未来研究方向

需在更多蚂蚁物种中验证异速可塑性的普遍性，并解析调控系统性发育的分子机制（如胰岛素/TOR通路）。此外，克隆掠夺蚁的品系间差异为定位相关遗传变异提供了理想模型。这些发现不仅深化了对社会性表型进化的理解，也为研究发育约束与可塑性的平衡提供了新范式。