亲代抚育行为的演化，可能源于对大脑古老饥饿回路的巧妙改造。

在亲代抚育行为广泛出现之前，许多动物只是简单地产下卵，任由后代独自求生。然而，一项发表在《自然》杂志上的最新研究揭示了演化如何将这种缺乏照护的状态转变为复杂的育幼行为。通过对以照护幼崽闻名的克隆突袭蚁（Ooceraea biroi）进行研究，科学家们发现，演化过程无需创造全新的大脑回路，而是巧妙地改造了调控饥饿的古老系统，使其也能触发育幼及其他社会行为。

洛克菲勒大学社会演化与行为实验室负责人丹尼尔·克罗瑙尔（Daniel Kronauer）表示：“我们的工作是一个绝佳的例子，说明演化很少从零开始创造事物。演化总是利用已有的资源进行改造，有时其方式令人惊叹。”

哺乳动物哺乳幼崽，鸟类筑巢育雏，蚂蚁照护幼虫。科学家们至今仍未完全理解，这些多样化的亲代抚育行为是如何从那些几乎不提供照护的祖先那里演化而来的。一个主流观点认为，演化是通过修改现有生物系统而非构建新系统来实现的。例如，早期的哺乳动物研究曾提出，一些参与饥饿调控的神经肽可能已被改造，以促进亲代抚育行为。

验证这一理论一直充满挑战。果蝇和线虫这两种神经科学中广泛使用的模式动物，并不照护它们的后代。小鼠是细心的父母，研究人员已从小鼠身上识别出几种参与其育幼行为的神经肽。克罗瑙尔团队发现，小鼠和蚂蚁之间共享一些神经调节机制。蚂蚁的大脑约有6万个细胞，而小鼠大脑则有1亿个细胞，这使得蚂蚁成为一个潜在更快、更简单的模型，可以更详细地研究这些机制及其底层的神经回路。

研究人员首先建立了一个行为学系统，将单个蚂蚁与单个幼虫放置在一起。这使得他们能够自动监测数百次育幼互动。随后，他们识别并合成了蚂蚁大脑中发现的许多化学信号分子，并测试了每一种分子对育幼行为的影响。

蚂蚁群落根据年龄分配工作：年轻的蚂蚁留在巢内照护幼虫，而年长的蚂蚁则外出觅食。该团队希望确定大脑化学变化如何控制这种行为转变。进一步的实验探索了最有前景的分子是在何处产生的，它们的水平在蚂蚁一生中如何变化，以及当研究人员增加或减少其活性时行为如何响应。科学家们还比较了饱食和饥饿状态下的蚂蚁，以了解育幼信号是否仍然与其可能演化而来的古老摄食回路相关联。

“我们注释了这种蚂蚁的神经肽组，即完整的神经肽集合，”研究团队成员凯（Kay）表示，“我们识别出了70种神经肽。这需要大量的艰苦工作，但现在我们有了一系列可以从多种角度进行研究的分子。”

研究结果表明，调控育幼行为的大脑系统与古老的饥饿回路保持着紧密联系。两种关键的信号分子——神经肽F（Neuropeptide F, NPF）和异速生长素A（Allatostatin A, AstA）——根据蚂蚁的内部生理状态以相反的方式发挥作用。NPF促进育幼行为，而AstA则促使蚂蚁离开幼虫，开始外出觅食。年轻蚂蚁大脑关键区域的NPF水平自然较高，AstA水平较低，这使得它们倾向于照护幼虫。而年长蚂蚁则表现出相反的模式，即NPF水平较低，AstA水平较高，促使它们转向觅食。

这一发现与蚂蚁随着年龄增长从育幼者转变为觅食者的自然行为转变相吻合。改变这两种分子中任何一种的活性，都会显著改变蚂蚁的行为，这充分证明了这些神经肽的强大影响力。

正如之前的哺乳动物研究所示，这两种分子也对饥饿做出反应。饥饿的蚂蚁NPF水平升高，AstA水平降低，导致它们表现出更多的育幼行为。饱食后，这种平衡逆转，蚂蚁更倾向于放弃育幼职责而去觅食。

克罗瑙尔说：“我们了解到亲代行为建立在摄食的神经回路上，这在某种程度上是合理的。亲代行为很大程度上是关于喂养，不仅仅是喂养自己，更是喂养后代。”

研究人员现在计划绘制受这些神经肽影响并产生育幼行为的神经回路图谱。哺乳动物似乎也使用一些相同的分子，因此比较不同物种之间的这些回路，可以揭示亲代抚育行为是如何演化的。这些相似性可能指向动物界中普遍存在的一种共享生物策略。

凯表示：“令我惊讶的是，在如此多不同的动物谱系中，相似的亲代抚育行为演化了如此多次。我们的论文表明，通往这类行为的演化路径比我们最初想象的要受限得多。这非常令人兴奋，因为它最终可能为这些复杂社会行为的演化提供一个蓝图。”

由于蚂蚁会随着年龄增长自然地从育幼者转变为觅食者，它们也可能为研究健康衰老如何改变大脑提供一个有价值的模型。这些发现最终可能帮助研究人员检查人类中类似的变化。

克罗瑙尔指出：“有大量的研究资金投入到晚期神经退行性疾病的研究中，但我们对大脑在个体正常健康寿命中如何变化知之甚少。在蚂蚁群落中，这些动态变化对社会组织至关重要。我们的发现有力地证明，神经调节剂可以在蚂蚁中产生与年龄相关的行为倾向变化，我怀疑在包括人类在内的其他动物中也是如此。”