李啟業(yè)：螞蟻因何“同根不同命”？

螞蟻研究給人類這樣的啟示：基因雖然是“天定”的，但基因以何種形式表達卻會受后天因素影響，所以命運并不完全由天定。

螞蟻跟人類一樣，都生活在分工細致的社會中。然而，螞蟻更勝一籌的是，它們連繁殖行為也進行了明確分工。在螞蟻社會中，有專門負責產卵和繁殖后代的蟻后，有負責建造蟻巢、采集食物和飼養(yǎng)幼蟲的工蟻，還有專職與蟻后交配的雄蟻。另外跟人類不一樣的是，各工種螞蟻的形態(tài)和壽命也是天地之別：蟻后個頭最大，能活十幾到幾十年；而工蟻最小，壽命可能短至幾星期。咋一看，很難相信蟻后與工蟻屬于同一個物種。

那么，是什么使得它們的行為和形態(tài)如此不同呢？日前，深圳華大基因與紐約大學醫(yī)學院繼2010年螞蟻基因組項目后再次合作的研究成果發(fā)表在國際知名雜志《細胞》的子刊——《當代生物學》（Current Biology）上，揭示了螞蟻個體巨大差異的根源。

華大基因此項目負責人李啟業(yè)告訴記者，“人們很早就知道，螞蟻不同工種間的差異不是遺傳差異引起的，而更可能是表觀因素造成。簡單來說，就是在遺傳物質即基因組序列不需要被改變的前提下，通過調節(jié)基因的時空差異表達，也可以使同一物種產生表型差異極大的個體?！?。

在目前已知的表觀調控機制中，DNA甲基化的研究技術相對成熟，能得到物種單堿基分辨率的DNA甲基化圖譜。所以，這2年中，李啟業(yè)所在團隊與紐約大學醫(yī)學院合作方一起深入研究比較了佛羅里達弓背蟻和印度跳蟻不同發(fā)育階段、不同社會等級樣品的DNA甲基化特征，并證實了DNA甲基化調控對螞蟻等級分化的重要作用。

“我們發(fā)現，雖然不同等級的樣品有著相同的基因組序列，但它們各自的基因組卻都有著各自特有的甲基化模式。這可能是因為螞蟻發(fā)育過程中會受到某些外界信號刺激，使基因組一些區(qū)域在不同幼蟲間發(fā)生有差異的甲基化修飾，例如有些幼蟲在這些區(qū)域獲得了甲基化修飾，但有些幼蟲卻沒有。這最終使得幼蟲向蟻后和工蟻2條不同路上發(fā)展”，李啟業(yè)表示，“至于究竟是什么外界信號促發(fā)了這些變化，在螞蟻中還不是很明確。但在蜜蜂中人們已經發(fā)現幼蟲是否發(fā)育成蜂后，跟幼蟲是否被持續(xù)喂養(yǎng)蜂皇漿有關?！?/p>

不過，這種等級分化也并非完全不可逆。研究發(fā)現，印度跳蟻的蟻后死后，有的工蟻會轉化為新的蟻后，起到繁衍種群的作用。而這一等級逆轉現象在弓背蟻中沒有出現。這可能是因為，印度跳蟻在進化上更為古老，社會組織、分工還處于初級階段，因而仍具有一定的靈活性。而進化得更極端的弓背蟻則喪失了這種靈活性。

當然，無論是印度跳蟻還是弓背蟻，它們DNA甲基化跟等級分化的關系對人類都有著參考價值。就像人類同卵雙胞胎，小時候外貌和性格都非常相似，但是如果放在不同的環(huán)境中培養(yǎng)，長大后也能表現出明顯的差別，這也被認為是表觀因素引起的。 所以，李啟業(yè)表示，基因雖然是“天定”的，但基因以何種形式表達卻會受后天因素影響，所以命運并不是完全由天定。