在印度雨林的一個地下「城堡」中，一群印度跳蟻（Harpegnathos saltator）正在上演一場精彩的「權力的遊戲」。
不知什麽原因，本應存活5年左右的蟻後突然中途不幸死亡了。原本各司其職的工蟻似乎並沒有顯示多少悲傷，而是開始用觸角相互「決鬥」起來。這種戰鬥可能持續數月，直到一只或少數幾只的工蟻最後勝出。獲勝的工蟻隨即會分泌一種資訊素，向其他工蟻宣誓自己的勝利，而其他工蟻則又重新回到各自原先的崗位，打掃衛生、照顧蟻後或幼蟻、外出覓食……該幹嘛就幹嘛。
印度跳蟻的工蟻可逆轉為蟻後，壽命也能延長5倍。（圖片來源：Antiwiki）
獲勝工蟻的命運則發生驚天逆轉，從辛勤勞作的工蟻搖身一變成為新的「蟻後」，享受其他工蟻的精心照顧，原本不育的身體發生一些變化，開始與雄蟻交配，並不斷產下自己的後代。
變身新的蟻後還有一個意想不到的好處，即有可能像蟻後一樣長壽，壽命一下子延長5倍。不知道新的蟻後會不會有一種「向天再借500年」竟然得到授權的驚喜呢？反正科學家對此很好奇，這種命運逆轉難道藏有什麽長壽密碼嗎？
長壽的蟻後
科學家估計，全世界的螞蟻大約有2萬種，已在地球上存在約1億年，算得上生命演化史上最成功的動物物種之一。香港大學和德國維爾茨堡大學的研究人員在【美國國家科學院學報】發表報告，經過他們的嚴謹估算，目前地球上的螞蟻數量超過2億億只，它們的幹碳總量與地球所有人類的相當。
一個典型的蟻群包括一個或幾個蟻後以及大量工蟻組成。新的蟻群由上一個蟻群的處女蟻後建立，長有翅膀的處女蟻後從原來蟻群飛走，與同樣長有翅膀的雄蟻在空中完成交配後，找到一個適宜場所築巢，褪去翅膀，從此只幹一件事——產卵。從第一批蟻卵孵化出來後，蟻群就有了源源不斷的勞動大軍——不育的雌性工蟻，它們負責外出覓食、照顧蟻後和新生幼蟻、打掃巢穴和抵抗外敵等等工作。當條件適宜的情況下，蟻後的後代也會出現一些處女蟻後和雄蟻，這樣才能保證物種的延續。
科學家發現，首先雌蟻是由受精卵發育而來的，而雄蟻是由未受精卵發育而來的。蟻後和工蟻都是雌性，也就是它們都是由受精卵發育而來的。那麽為什麽有的受精卵能發育成蟻後，而有的卵卻只能發育成工蟻呢？
這個問題則比較復雜，目前科學家還沒有定論，一般認為既有先天的因素，也有後天的因素。從遺傳分析，處女蟻後和同一個蟻群的工蟻屬於同母異父的姐妹，它們在一些關鍵基因上往往存在一些差異。營養、溫度等環境因素對蟻後的形成也非常關鍵，其中營養最為重要，只有當處女蟻後在幼蟲階段獲得充足的營養供應，比工蟻幼蟲吃的多得多，它們才可能發育成蟻後。
相對於工蟻，蟻後的壽命要長得多。一般工蟻的壽命不超過1年，而蟻後的壽命則是工蟻的5-30倍，有些種類螞蟻的蟻後可以生存20-30年。
例如，在地球上廣泛分布的一種名為黑花園的螞蟻，也就是在房前屋後非常常見的普通黑螞蟻，它們的蟻後保持著目前螞蟻中最年長的紀錄，竟然可達29年！這也是社會性昆蟲中的最長壽紀錄，而它們的工蟻壽命則往往只有幾個月到幾年。與蟻後交配的雄蟻則更慘，僅能存活幾周，一般會在與蟻後跳完「婚飛」舞蹈後1-2天內死亡。
工蟻的逆襲
與其他長壽螞蟻相比，印度跳蟻蟻後的壽命並不算太長，一般可存活5年左右，但是它們的工蟻平均壽命只有約7個月壽命。不過，它們有一些有意思的特性，使其受到生物學家甚至神經生物學家的關註，其中來自紐約大學醫學院的神經生物學家丹尼·賴因伯格（Danny Reinberg）就將印度跳蟻作為一種模式生物，看看它們能否給人類醫學帶來些許啟示。
印度跳蟻是一種在印度大陸發現的螞蟻，有著長而尖的下顎，眼睛突出，視覺發達，蟻後和工蟻的體型差異不是很大，其最顯著特征是在逃跑或捕食時能跳躍約2厘米高，約10厘米遠，因此稱為跳蟻。印度跳蟻還有一個引起科學家關註和研究的特性，即蟻群中的一些工蟻有時能「逆襲」，變成可繁育後代的「蟻後」，以確保蟻群在原有蟻後死亡後繼續繁衍。
這一特性並非印度跳蟻獨有，但在螞蟻世界裏非常少見。在已知所有種類的螞蟻中，大約只有1%的螞蟻的工蟻能發生命運的「逆襲」。絕大多數螞蟻的蟻群存續時間等同於蟻後的壽命，一旦蟻後死亡，蟻群也將分崩離析。印度跳蟻則會在原有蟻後死亡後決出新的「蟻後」，蟻群得以延續。
有蟻後的情況下，工蟻受蟻後資訊素的控制不敢造次，各司其職，辛勤工作。一旦蟻後寶座出現空缺，工蟻們開始騷動起來，紛紛參與到爭奪後冠的觸角決鬥中。大多數工蟻很快敗下陣來，只有少數工蟻需要持續決鬥幾個月。最後獲勝的工蟻將完成逆襲，不僅脫下工裝帶上皇冠，而且預期壽命也從原來的幾個月延長至4年左右，仿佛一夜之間吃了什麽長生不老藥一般，幾乎與正常蟻後的壽命相近了。
不過，科學家一般將這種新晉的蟻後稱為「假蟻後」，或冠以更加特別的名稱「玩家門」（Gamergate）。Gamergate源自希臘語，意為已婚工人，後來被昆蟲學家指代為可交配和產卵的工蟻。假蟻後的地位並不穩固，一旦繁殖能力下降，它們就有可能被蟻群中的其他工蟻所取代。
更有意思的是，如果將假蟻後放到一個有原生蟻後的蟻群中，這些假蟻後很快會原形畢露，重新變回勤勞的工蟻，壽命也隨之縮短，甚至比正常的工蟻還要短。
為了弄明白假蟻後是如何形成的，賴因伯格教授等人竟然對小小的螞蟻進行了一番解剖，看看假蟻後的卵巢、大腦等器官發生了什麽變化？What？螞蟻腦袋這麽小，竟然有大腦。是的！螞蟻不僅有大腦，而且它們的腦容量還會發生可逆的變化呢。
研究人員發現，工蟻變成假蟻後之後，它們的卵巢中卵母細胞增加，毒囊中的毒液減少，腦容量也減少了20%左右。這些特征的變化都是與蟻後身份相適應的，假蟻後只需要多產卵，不再需要外出狩獵防禦用的毒液，也似乎不需太多腦細胞來處理復雜情況了。
不過，當假蟻後恢復原有工蟻身份後，這些特性也隨之恢復，這說明印度跳蟻的腦容量等性狀變化是完全可逆的。這點非常特別，因為科學家之前發現其他昆蟲與身份變化有關的性狀變化一般是不可逆的。
長壽的開關
現在我們知道，在印度跳蟻群體中，一旦工蟻逆襲成為假蟻後，身體內外部都會發生一系列可逆的變化，包括它們壽命的可逆變化。假蟻後的預期壽命既能延長到接近於真蟻後的水平，又能在身份恢復後縮短到工蟻壽命的平均水平。這種動物界非常罕見的壽命可逆變化，正好為科學家提供了絕佳工具，以揭開蟻後壽命遠長於工蟻的秘密，這也正是賴因伯格等科學家研究印度跳蟻的重要原因之一。
據賴因伯格等人發表在國際著名學術雜誌【科學】上的研究論文顯示，研究人員從分子和細胞水平，比較了蟻後、假蟻後、工蟻和由假蟻後變回的工蟻身體的不同變化，發現它們體記憶體在一種類胰島素的蛋白質，在假蟻後形成和恢復前後發生了顯著變化，特別是工蟻變成假蟻後，它們的大腦中類胰島素含量顯著增加，促進了假蟻後脂肪和卵黃蛋白合成，這些都是假蟻後開始產卵所必備的。
人體中的胰島素為人所熟知的功能是降低血糖。胰島素負責將血液中的葡萄糖轉化為糖原，一旦機體胰島細胞受損，無法產生足夠的胰島素，人類就可能罹患糖尿病。與此同時，胰島素還能促進脂肪和蛋白質合成。
科學家發現，在大多數螞蟻及其近親昆蟲中，都存在與人體胰島素功能類似的類胰島素。這些類胰島素掌管著兩個主要的訊號調控通路，這些通路如同電腦的積體電路一樣非常復雜，很多蛋白質參與其中。一個訊號調控通路與繁殖相關，另一個訊號調控通路則與壽命相關。
先前的研究結果表明，在大多數動物中，生育後代過多往往會導致雌性動物的壽命縮短，因為這些雌性動物會以犧牲自己的壽命為代價，將更多營養和代謝資源分配到繁殖活動中。如果胰島素的兩個訊號調控通路都被啟用，則會導致繁殖能力提升的同時壽命縮短。
不過，這一規律並不適用於螞蟻等社會性昆蟲，正如我們所了解的，蟻後既能大量繁殖後代，壽命又比幹體力活的工蟻長得多。那麽，蟻後是如何巧妙避開繁殖與壽命之間的矛盾陷阱的呢？
研究人員發現，假蟻後大腦中類胰島素增加，會透過與繁殖相關的訊號調控通路讓假蟻後胃口大開，攝入更多食物，同時還將啟用它們的卵巢，並讓產卵所必需的營養成分向卵巢周邊聚集，以便為它們持續產卵提供足夠的營養支持。
有意思的是，研究人員發現印度跳蟻與壽命相關的胰島素訊號調控通路並沒有被啟用，隨即他們又在假蟻後的卵巢中發現了一種蛋白質，在工蟻卵巢中含量很低，但是假蟻後形成過程中大量出現，而且這種蛋白質能抑制類胰島素受體的啟用，從而進一步抑制與壽命相關的訊號調控通路。因此，研究人員推測這種蛋白質可能是蟻後長壽的關鍵因素之一，同時也是假蟻後壽命得以延長的重要原因之一。
研究人員計劃進一步研究證實這種蛋白質是否能在果蠅、小鼠甚至是人類中發揮延壽作用。如果確定有效，將有望為人類開發出新的抗衰老藥物。
南方周末特約撰稿 湯波
責編 朱力遠
