「社群染色體」決定火蟻族群的社會型態 發稿時間：中華民國102年02月19日 http://www.sinica.edu.tw/manage/gatenews/showsingle.php?_op=?rid:5670 科學家們很早就觀察到，同種的昆蟲有時會有不同的社會行為，例如說，紅火蟻（ Solenopsis invicta）即有「單蟻后」與「多蟻后」兩種社會型態，此兩種社會族群型態 中的個體的特徵、行為與互動關係，有很大的差異，但科學家一直不清楚其調控的機制。 近日，本院生物多樣性研究中心助研究員王忠信博士，與國外研究學者共同發表的研究成 果顯示，不同社會型態中的紅火蟻的行為差異，是由「社群染色體」所決定。此論文發表 於2013年1月17日發行之《自然》（Nature）雜誌。 2003年，台灣第一次有紅火蟻入侵的紀錄，目前在大臺北地區與桃園、嘉義、苗栗、新竹 等縣市，均發現大量紅火蟻聚落，台灣其他地區也偶見蹤跡。紅火蟻是侵略性極高的螞蟻 ，其毒液會讓被叮咬的患者有火燒灼熱之疼痛感，故名紅火蟻。紅火蟻對台灣的居民及生 態造成極大的威脅，除了灼癢之生理反應之外，若患者本身有過敏性體質，嚴重時可致命 。目前在臺灣與世界各地，抑制與消滅紅火蟻的效果普遍不彰，主要因為紅火蟻的聚落數 量龐大，不可能一一施藥撲滅；同時紅火蟻繁殖力驚人，單一聚落中之雄蟻與蟻后數量有 時可達數千隻以上，也使得撲滅紅火蟻的工作格外的困難。大量的紅火蟻聚落，已在美國 、澳洲、中國與台灣等許多國家造成極大的損害，各國相關單位一直在極力找尋控制紅火 蟻的有效方法；但過去所提出的方案，大多都沒有明顯的功效。 自從紅火蟻的基因體在2011年被完整的解碼定序之後，科學家便持續深入研究其基因的種 類與功用，希望能從中找到調控紅火蟻不同社會型態間行為差異的機制。此次王忠信博士 與其合作學者所共同發表的論文，就是藉由紅火蟻基因體的研究，發現了「社群染色體」 的存在，而此「社群染色體」即為決定紅火蟻族群為「單蟻后」或「多蟻后」社會型態的 關鍵。這項發現，未來可應用於開發控制紅火蟻之基因工程方法。 一般而言，染色體上的基因可與其同源染色體上的基因進行重組。然而，在紅火蟻的基因 體中，有一段含有600個以上基因的區域，並無法進行基因重組，此區域被稱為「超級基 因」，而此「超級基因」所在之染色體即為「社群染色體」。這樣的社群染色體有兩種， 其特性與人類的兩種性染色體X與Y十分相近；也就是說，個體的表徵與行為，會由其染色 體的組合 (XX或XY)來決定。王忠信博士與其合作學者的研究發現，單蟻后族群的個體， 僅帶有一種社群染色體（如雌性的XX染色體）；而多蟻后族群中的個體則帶有兩種社群染 色體（如雄性的XY染色體）。這些不同社群染色體的組合，造成了單蟻后或多蟻后族群中 的蟻后與工蟻之行為與特徵的差異。舉例來說：單蟻后族群的處女蟻后在交配前會囤積大 量脂肪，當其另立門戶形成新聚落時，大量的脂肪會轉換成食物以餵養首批工蟻；相反地 ，多蟻后族群的蟻后只囤積少量脂肪，且不自立門戶，而是選擇加入既有之多蟻后族群。 同時，單蟻后與多蟻后族群之蟻后有不同的氣味。多蟻后族群的工蟻即靠著辨別氣味，選 擇性地接受來自多蟻后族群的新蟻后。 此篇論文的結論指出，紅火蟻之所以能有單蟻后與多蟻后兩種截然不同的社會型態，是透 過社群染色體上超級基因中的600個基因，來做全盤縝密的調控，以確保單蟻后與多蟻后 族群中的蟻后與工蟻，均可發展出正確的表徵與特性，以符合其各自所屬之社會型態。 這項研究由多位國際學者協同完成， 除本院助研究員王忠信博士之外，亦有瑞士洛桑大 學Laurent Keller教授；英國倫敦大學女王瑪麗學院的Yannick Wurm博士；以及美國農業 部農業研究服務中心的DeWayne Shoemaker博士等人。 論文全文請參考： http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature11832.html. 新聞聯繫人： 王忠信助研究員，中央研究院生物多樣中心 [email protected] (Tel) +886-2-27871582 黃復君，中央研究院總辦事處處長辦公室 [email protected] (O) +886-2-2789-8820；(M)0912-831-188 林美惠，中央研究院總辦事處處長辦公室 [email protected] (O) +886-2-2789-8821；(M) 0921-845-234 發稿單位 : 處長辦公室 最後更新：中華民國102年02月19日 --

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