白蚁摒弃了与竞争和独立相关的基因，从而成为社会性强大的生物。

这种基因上的蜕变，让它们锁定了一夫一妻制，增强了合作，为构建极为复杂的蚁群铺平了道路。

白蚁堪称地球上最成功的生物之一，它们构建的庞大群落可达数百万之众。这一非凡成就背后，却隐藏着一个根本性的谜题：如此高度社会化的昆虫，究竟是如何从形似现代蟑螂的独居祖先演化而来的？

基因的缺失而非获得，助力白蚁社会构建

悉尼大学的一项新研究给出了一个意想不到的解释。白蚁并非通过增添新基因来实现社会性的进阶，而是通过基因的缺失，包括与精子竞争相关的基因缺失，使其社会结构变得更为复杂。这一发现为长期存在的争论——一夫一妻制是否是复杂昆虫社会兴起的关键因素，增添了新的证据。

今日（1月29日）发表于《科学》杂志的这项国际研究指出，白蚁可追溯至普通蟑螂，其中包括现代“家养”蟑螂的祖先，这些蟑螂开始以枯木为食。一旦这种进食行为形成，便引发了一系列基因和社会性转变，最终催生了白蚁及其高度有序的群落。

该项目是一项国际合作项目，中国、丹麦和哥伦比亚的研究人员均参与其中。

悉尼大学生命与环境科学学院教授、该论文资深作者纳森·洛表示：“白蚁是由开始栖息于木材内部并以之为食的蟑螂祖先演化而来。我们的研究揭示了，当白蚁开始专门以这种低质食物为食时，其DNA如何首先发生了变化；而当它们成为社会性昆虫后，DNA又如何再次发生了变化。”

蟑螂、木蠊与白蚁的基因组比较

为了追踪这些变化是如何展开的，研究团队对蟑螂、木蠊（一种以小型家庭为单位生活的近缘物种）以及代表不同社会复杂程度的多种白蚁物种的高质量基因组进行了测序和比较。

一个显著发现是，白蚁与木蠊的基因组比蟑螂的基因组更小、更简单。随着白蚁谱系越来越依赖群体内的合作与食物共享，它们失去了许多与新陈代谢、消化及繁殖相关的基因。

罗教授表示：“令人惊讶的是，白蚁通过降低基因复杂性来提升社会复杂性，这与‘动物社会越复杂，基因组就越复杂’这一普遍假设相悖。”

白蚁精子中隐藏的线索

在众多极具启示意义的基因缺失案例中，尤以参与构建精子尾部（或称鞭毛）的基因缺失最为显著。与蟑螂及大多数其他动物不同，白蚁的精子并无尾部，亦无法游动。

“这种缺失并非导致一夫一妻制形成的原因，”罗教授说道，“相反，它有力地表明一夫一妻制已然演化形成。”

包括蟑螂在内的许多动物，雌性会与多个雄性交配。这种模式催生了精子竞争，促使那些游动迅速、带有尾巴的精子更具优势。然而，当白蚁的祖先转向一夫一妻制后，精子竞争便逐渐消失。由于维持精子尾巴已无优势可言，支持精子游动的基因也随之不再必要。

罗教授表示：“我们的研究结果表明，白蚁的祖先严格奉行一夫一妻制。”“一旦确立了一夫一妻制，维持与精子活力相关基因的进化压力便不复存在。”

这一结论引发了一场更广泛的科学争论，即复杂社会系统的演化是否需要近亲遗传关系作为必要条件。有研究人员认为，高亲缘关系并非必需条件。然而，这些发现表明，对于白蚁而言，一夫一妻制和高亲缘关系发挥了至关重要的作用。

殖民地如何决定谁来劳作、谁来繁衍

该研究还揭示了白蚁群落如何实现自我组织。实验表明，幼年白蚁成长为工蚁或未来蚁王、蚁后的路径，在很大程度上取决于其发育初期的营养状况。

从年长同辈处获得充足食物的幼虫，会发育出高能量代谢能力，进而成为不具繁殖能力的工蚁；而食物摄取量较少的幼虫，初期生长较为缓慢，但能保留日后发育为具有繁殖能力的蚁王或蚁后的潜能。

罗教授表示：“这些食物共享反馈循环能让蚁群对劳动力进行精准调配。它们有助于解释白蚁如何在长时间内维持稳定且高效的社会结构。”

当白蚁蚁王或蚁后离世后，其配偶通常仍会坚守一夫一妻制。在多数情况下，它们的后代会接替其位，由此导致蚁群内部广泛出现近亲繁殖现象。

悉尼大学生命与环境科学学院一个充满活力且不断壮大的昆虫研究小组的成员罗教授表示：“从进化角度来看，这进一步强化了彼此间的关联性。”

白蚁社会演化的全貌

研究人员通过整合基因组学、生理学和行为学知识，为白蚁如何从独居的蟑螂祖先演变为地球上社会结构最为复杂的生物之一，给出了迄今为止最为清晰明了的解释。

洛教授表示：“这项研究表明，理解社会进化并不仅仅是增添新的特性，有时，它关乎进化选择舍弃什么。”

参考文献：《木蠊与白蚁的营养特化及社会演化》，作者：崔莹莹、刘芳芳、袁东伟、廖明涛、李兆新、栾云霞、于淑新、朱克森、高倩、程云龙、方刚琦、王宗庆、朱世明、徐金兰、王帅、梅利莎·桑切斯·埃雷拉、黄秋英、苏小红、王章、向晖、内森·洛、雅各布斯·J·布姆斯马、詹帅、李胜，2026年1月29日发表于《科学》期刊。DOI：10.1126/science.adt2178