黑色素种植 http://disease.39.net/bjzkbdfyy/211006/9526884.html本文参加百家号#科学了不起#系列征文赛。
龟蚁用精心制作的盔甲保卫他们巢穴的入口。龟蚁战士看起来就像日本动画电影里的真实生物。这些栖息在树上的昆虫跑来跑去，头上戴着亮晶晶的、可爱的超大脑袋，它们用这些脑袋堵住巢穴的入口——本质上就像一扇活门。
并不是所有的头部形状都一样：有些龟蚁的头部类似于人孔盖，并能完美地密封隧道入口。其他的则是方头，他们将这些方头组合成多个成员的屏障，让人联想起斯巴达*队重叠的盾牌。这种头部形状的变化揭示的不仅仅是自然界的另一种古怪现象：它还可以揭示物种是如何进化来填补生态龛位的。发表在《美国国家科学院院刊》杂志上的一项新研究显示，这种进化并不总是朝着专业化方向发展的。有时，它可以把一个物种带回一个更全面的阶段。
洛克菲勒社会进化和行为实验室的负责人丹尼尔·克罗诺尔说：“通常，你会认为一个物种一旦专门化了，它就会被困在那个非常狭窄的壁龛里。”“但龟蚁是一个非常动态的进化轨迹的有趣例子，它们有很多来回的活动。”
像许多其他群居群居的昆虫一样，龟蚁专门从事不同的功能，经常进化出与它们的工作相适应的夸张的特征。对于龟蚁来说，这个过程产生了各种形状的大脑袋。
这项新研究的主要作者、乔治华盛顿大学的生物学家斯科特·鲍威尔说：“体型最小和体型最大的龟蚁头之间的差异高达4倍。”“为了帮助人们想象这一点，我经常说，最小的物种能够舒服地坐在最大的物种的头上。”
龟蚁士兵头部的形状和大小取决于他们所居住的隧道类型。蚂蚁不会自己挖隧道，而是进入那些被蛀木甲虫挖出的隧道。由于一个旧的隧道可能太大或太小，蚂蚁迅速分散以能够占据它。
因此，龟蚁头和隧道之间的关系可以为自然选择提供一个独特而清晰的视角。研究人员可以很容易地将一个特征头的周长与它进化来适应的生态特征进行比较：巢穴入口的大小。正如克罗诺尔所说，“这是完全相同比例的1:1匹配。”
一个动态的过程
为了研究不同头部形状的进化历程，研究人员将89种龟蚁按照它们的头部是方形、圆顶、圆盘还是圆盘形进行了分组。然后，他们利用先前收集到的物种遗传信息，研究了这些群体之间的进化关系。
如果进化是单向的，那么最早出现在万年前的甲鱼蚂蚁应该完全没有士兵，然后逐渐向专业化进化——从多面手、方头的士兵开始，一直到那些高度定制的头部。
但新的分析表明事实并非如此。相反，研究人员追踪到的最古老的共同祖先很可能是一个方头。那个祖先后来形成了一系列的物种，从完全没有士兵的物种到其他具有不同程度专门化的物种。在某些情况下，随着时间的推移，更专业的物种会改变方向，进化回更全面的头部形状。
鲍威尔说，这一发现很好地说明了，在使生物体的形状与它们所处的环境相适应方面，大自然的灵活性是多么惊人。进化的空间实际上比之前想象的要大得多。
