一项来自亚利桑那州立大学（ASU）的最新研究发现，仅凭遗传因素无法完全解释真社会性的起源，这挑战了长期以来关于昆虫社会性演化的教科书理论。

在蚁群中，蚁后负责繁殖，而工蚁则负责照料幼虫并维护以分工协作为基础的社会结构。这种非凡的社会组织形式被称为真社会性。六十多年来，演化生物学家们一直在争论，这种独特的社会结构是否部分源于蚂蚁、蜜蜂和黄蜂所共有的特殊遗传系统。

然而，亚利桑那州立大学发表在《当代生物学》（Current Biology）杂志上的一项研究，对“单倍二倍性遗传系统能独立解释真社会性模式”的观点提出了质疑。

该研究深入探讨了单倍二倍性（haplodiploidy）——一种雌性携带两套染色体而雄性仅携带一套染色体的遗传机制。此前，真社会性似乎在拥有这种遗传系统的昆虫中演化得更为频繁，但研究发现，这种关联性几乎完全集中于一个演化分支：膜翅目针尾亚目昆虫（aculeate Hymenoptera），其中包括了蚂蚁、蜜蜂和有刺的黄蜂。

从整个昆虫界来看，单倍二倍性本身并不能独立预测真社会性的演化。研究结果反而表明，复杂的昆虫社会之所以能反复出现，更多是由于与特定谱系相关的特征，而非仅仅是染色体遗传机制。

该研究的第一作者、亚利桑那州立大学生命科学学院的博士生Sachin Suresh指出：“人们讨论这个假说已经大约60年了。尽管有许多理论预测，但跨昆虫的正式比较测试却出奇地少见。”

真社会性是自然界中最先进的社会组织形式之一。其特征包括：群体内存在重叠的世代；成员之间合作抚育幼虫；以及繁殖功能仅限于少数个体，而其他个体则作为工蚁或工蜂服务。

所有蚂蚁物种都是真社会性的，蜜蜂和某些黄蜂也是如此。然而，这种行为在其他昆虫群体中演化得远不那么频繁，例如白蚁、蓟马、蚜虫和少数甲虫。

单倍二倍性长期以来为这种模式提供了一种可能的解释。在这种系统中，雌性由受精卵发育而来，拥有两套染色体；而雄性则由未受精卵发育，只拥有一套染色体。

在某些情况下，这种遗传安排可能使得雌性姐妹之间的亲缘关系比她们与自己后代之间的亲缘关系更为密切。因此，演化理论提出，雌性通过帮助抚育姐妹所获得的演化收益，可能高于独立繁殖。这个观点在演化生物学领域产生了深远影响，至今仍普遍存在于教科书中。然而，研究人员很少使用涵盖大量昆虫物种的经验数据对其进行评估。

为了进行更广泛的测试，Suresh和资深作者Timothy Linksvayer收集了数万种昆虫的社会行为和遗传系统信息。他们将这些特征映射到两个现有的最大物种水平昆虫系统发育树上。

研究人员随后应用了系统发育比较方法（phylogenetic comparative methods），该方法考虑了演化关系，以估算在不同遗传继承形式下真社会性演化的频率。

最初的结果似乎支持了既有的假说：单倍二倍性昆虫似乎比其他遗传系统的昆虫更频繁地向真社会性过渡。

然而，更详细的分析显示，几乎所有这种模式都源于昆虫系统发育树的一个分支。“当我们正式测试时，我们发现遗传决定系统与真社会性之间并没有真正的关联，”Suresh说，“这更多地与环境因素和昆虫的生命史特征有关。”

在考虑了膜翅目针尾亚目昆虫独特的演化历史后，研究人员发现，该群体之外的单倍二倍性昆虫演化出真社会性的速率与二倍体昆虫相似。

通过研究近6.9万种昆虫的全部多样性，亚利桑那州立大学的研究人员也阐明了为何近期研究对单倍二倍性的重要性提出了质疑。这种看似广泛的遗传与真社会性之间的联系，实际上反映了一个特别成功的谱系的演化历史。

这些发现将研究重点转向了其他可能有助于蚂蚁、蜜蜂和黄蜂等合作社会反复演化的特征。这些昆虫的刺器、特殊的筑巢行为、环境条件以及其他特点，可能创造了有利于围绕共同照料和分工繁殖组织群体的条件。

这项研究为一项基础演化假说提供了最广泛的实证评估之一。它也展示了大型比较数据集如何揭示一个长期存在的生物学模式是反映了一个特殊的谱系，而非普遍的规则。