摘要：新研究揭示，蚂蚁区分巢友与外来者的能力是一种高度灵活的学习行为，而非刻板的遗传程序。科学家利用克隆袭扰蚁发现，虽然蚂蚁天生拥有基于自身基因型的“自我意识”，但它们可以通过反复接触外来气味来更新自己的社会模板。这一过程使外来者能够被纳入群体，前提是维持持续接触以保持这种习得的耐受性。该研究表明，蚁群的功能类似于一个多细胞生物，利用精密的“社会免疫系统”来管理合作与防御。

关键事实

• 化学签名：蚂蚁利用其体表蜡状碳氢化合物的特定比例来识别“自我”与“他者”，这构成了独特的群体气味。

• 可塑的身份：被引入外来群体的年轻蚂蚁最终会采纳寄养群体的气味并被接受为巢友，表明社会身份在成年后仍可更新。

• “用进废退”法则：习得的耐受性很脆弱；如果新来者与寄养群体分离仅一周，攻击行为就会恢复。

• 内在的持久性：尽管学会了容忍寄养家族，蚂蚁从未丧失识别和接受自己基因型亲属的能力。

来源：洛克菲勒大学

对蚂蚁而言，能够瞬间区分巢友和可能劫掠群体的外来者至关重要。现在，一项新研究显示，蚂蚁用来判定谁属于该群体的系统远比过去认为的更具可塑性。这项发表在《当代生物学》上的研究，展示了克隆袭扰蚁如何在成年后通过反复接触来更新其对巢友身份的认知，同时仍保留着对亲属的内在识别能力。

这项工作揭示了“内部者”学会容忍“外来者”，以及“外来者”学会认同“内部者”的机制，也为未来探究蚂蚁大脑如何处理社会气味的研究奠定了行为学基础。

作为超个体的生命

蚁群代表了一次重大的进化转变，从独居昆虫演变为高度合作的社会，成千上万的个体作为一个超个体协同工作。这种精确协调的合作在生物学其他地方也有类比：无论是多细胞生物中的细胞、人体内的免疫细胞，还是蚁群中的蚂蚁，这些系统的成功都依赖于区分自我与非我的能力。免疫细胞必须攻击入侵的病原体而不伤害身体本身；蚂蚁则必须识别巢友，同时发现并击退会潜入巢穴的社会寄生者。

蚂蚁通过覆盖其体表的蜡状化学化合物来实现这一点。不同的群体使用相同的基础化合物，但精确比例各不相同，从而产生每个群体特有的微妙气味特征，蚂蚁在生命早期就学会识别这些气味。

然而，气味可能会发生变化。洛克菲勒大学社会进化与行为实验室主任丹尼尔·克罗瑙尔表示：“也许群体的遗传组成发生了变化；也许环境影响改变了群体的气味；也许蚁群遇到了不同的邻居，现在需要更多地区分某些群体的蚂蚁。蚂蚁必须有某种方式来更新这个系统。”

克罗瑙尔实验室的博士后研究员蒂法尼·巴伊怀疑，这个系统涉及的学习过程比研究人员假设的更多。巴伊说：“我们知道蚂蚁社会依赖于合作，而识别谁属于群体、谁不属于群体至关重要。了解蚂蚁如何进行这种区分，将有助于我们揭示复杂社会中维持合作的机制。”

蚂蚁的自我意识

巴伊和同事们着手探究巢友识别的可塑性究竟有多强，以及在什么条件下蚂蚁可以学会容忍基因型不同的外来者。为此，他们选择了克隆袭扰蚁。这种不寻常的物种通过无性繁殖，使研究人员能够从不同谱系中培育出基因完全相同的蚂蚁。通过组合这些谱系，研究团队可以构建混合群体，并研究蚂蚁如何学习和更新社交信号。

团队研究了几个基因不同的克隆系。化学分析显示，不同群体拥有相同的基础化合物，但通过以不同比例混合，每个群体都产生了独特的气味。随后，研究人员将来自其他基因型的单只蚂蚁引入标准化群体，并记录攻击行为（如撕咬）。这些基线测试证实，蚂蚁会持续攻击外来基因型的个体。

随后，研究人员探究这些识别规则是否可以被改变。通过将气味特征尚不明显的年轻蚂蚁放入外来群体，他们发现长期接触可以重塑气味特征和行为。一个月后，这些蚂蚁在化学特征上与寄养群体相似，并且在单独测试中对寄养群体成员不表现出攻击性——如同在该群体中出生的蚂蚁一样。

但这种转变是有限度的。即使是自卵期就与亲缘群体分离的蚂蚁，仍然会接受具有自身基因型的蚂蚁，这表明经验可能拓宽了识别范围，但无法取代蚂蚁的自我意识。

习得的耐受性也很脆弱。如果新来者与寄养群体的接触被切断，攻击行为约在一周内就会恢复。随着时间的推移，蚂蚁的化学特征也会逐渐恢复原样，最终导致寄养巢友攻击它们。

与此同时，即使是短暂、偶然的接触也足以维持耐受性，这表明其效应可能涉及更持久的嗅觉记忆，而非通常几分钟或几小时内就会消退的短期感觉适应——因为蚂蚁在完全分离五天之后仍能保持耐受性。

这一现象与免疫系统中观察到的情况相似：反复、低水平地接触外来信号会逐渐削弱防御反应。例如，当患者接受小剂量、受控的过敏原（如花粉）时，他们的免疫系统会慢慢学会耐受，而不是产生过敏反应。蚂蚁的行为在概念上似乎相似：持续接触外来群体气味的个体逐渐不再将它们视为威胁，而偶尔的接触足以维持这种耐受性。

克罗瑙尔解释说：“这当然是一种概念上的比较。在分子水平上，这些机制运作方式截然不同。但蚁群的进化类似于从单细胞到多细胞生物的转变，思考进化重大转变之间的相似之处很有趣。这些相似之处可能比我们想象的更为深刻。”

总之，研究结果表明，蚂蚁区分巢友与外来者的能力具有可塑性，尽管并非无限。蚂蚁可以在成年后更新其关于谁属于该群体的内部模板，同时仍保留着对自身基因型的内在识别能力。这一结果为未来的实验提供了关键的行为学基础，有望揭示这种社会学习发生在大脑的哪个区域。

克罗瑙尔说：“现在我们可以将神经生物学工具与这套行为系统结合起来，在蚂蚁遇到巢友或非巢友时对其神经活动进行成像。有了这个基础，我们终于可以开始探究学习和适应在大脑的何处发生了。”

关键问题

问：蚂蚁会“忘记”自己的家族是谁吗？
答：不完全会。虽然蚂蚁可以通过持续接触学会接受“陌生人”，但它们从未丢失识别自身基因型亲属的内在生物模板。

问：蚁群与人类免疫系统有何相似之处？
答：两者都利用“暴露疗法”。正如小剂量的过敏原可以训练免疫系统不发起攻击，持续接触外来气味可以训练蚁群不再将外来者视为威胁。

问：如果一只蚂蚁离开群体一周会怎样？
答：它们会失去“通行证”。因为社会耐受性需要持续的化学信号强化，一只离开太久的蚂蚁会失去群体气味，并在返回时作为入侵者遭到攻击。
 

原始研究：开放获取
“Tolerance toward foreigners in ants requires chronic exposure for establishment but only sporadic exposure for maintenance” by Tiphaine P.M. Bailly, Matteo Rossi, Stephany Valdés-Rodríguez, Thomas Schmitt, Erik T. Frank, Daniel J.C. Kronauer. Current Biology
DOI:10.1016/j.cub.2026.02.041

摘要

社会性昆虫通过复杂的嗅觉线索来区分外来者与同巢成员。虽然已知基因型不同的个体有时可以被接受为巢友，但促进耐受性获得、维持和丧失的条件，以及这些过程的时间尺度，仍然未被完全理解。

在此，我们通过研究克隆袭扰蚁的非巢友辨别来填补这一空白。该物种为研究个体基因型和群体基因型组成提供了无与伦比的实验控制。利用由野生型和转基因标记个体组成的混合基因型群体的交叉抚育设计，我们发现蚂蚁会专门对它们的寄养基因型变得不具攻击性。

这种耐受性是短暂的，在与寄养群体隔离两周后，攻击行为便会恢复。然而，即使是零星地重新接触寄养群体中的个体，也足以维持耐受性超过一个月，而相同的条件却无法在初期建立起耐受性。这表明，非巢友辨别具有显著的可塑性，并且一旦建立，对外来者的耐受性只需间歇性接触即可维持。这些动态变化呼应了在其他社会性物种（包括人类）中描述的社会学习和接触依赖性耐受的一般原理。