班納博士變身浩克會變「傻」，軍蟻士兵也一樣

社會性昆蟲群體有著不同角色的等級分工，它們有獨特的身體特徵和行為。發表於BMC zoology上的一項新研究發現，在軍蟻中，兵蟻不僅行為受限，其大腦所佔的體積也比工蟻中的小，這一發現印證了演化過程會使行為需求有限群體中的大腦尺寸縮小的觀點。這項研究的作者Sean O』Donnell分享了他的發現：

對大腦進化感興趣的科學家經常利用物種之間的比較來探索神經系統是如何形成並適應環境的。形成腦組織成本很高，因此，對大腦（或特定的大腦區域）的分配與物種要處理的腦力或精神問題密切相關：應該有恰好足夠的大腦能量和腦組織來維持相關功能，而不會有冗餘。

我們想知道這一理論是否適用於相同物種中的成員，即大腦結構和分配會不會根據不同的行為需求產生可預測的差異。

超個體

包括人類社會在內，動物社會的運行十分複雜。在與一系列社會夥伴和敵人交往的過程中，社會智慧的意義重大。

然而演化過程使得某些動物社會中的內部衝突被最小化；這通常發生在各群體成員關係密切、群體之間的激烈競爭有利於協作和正常運作時。這些社會的某些特徵可以在群體層面而不是個體層面上對自然選擇做出反應並演化。

當個體利益與群體整體保持一致時，我們可以把社會看作一個超個體。然後我們可以探究群體上的自然選擇如何推動群體成員間的特殊演化。我們期望這些特殊演化能夠提高群體的效率和性能。那群體選擇是否傾向於減少某些成員的大腦體積？

等級間的比較

我們使用超個體框架來研究昆蟲社會成員的大腦體積模式，特別是軍蟻的大腦體積。眾所周知，社會性昆蟲群落被劃分為不同的等級，即在社會群體中扮演不同角色的個體（例如蜜蜂群體中負責繁衍後代的蜂王和不育的工蜂）。

軍蟻有著有趣且複雜的等級制度：不僅它們的蟻后有明顯的不同，工蟻也被分為三種甚至四種不同的身體類型，每一種都負責群落中的不同工作。

軍蟻（Eciton burchellii cupiens），正在覓食的中型工蟻(灰色箭頭)和一隻兵蟻(白色箭頭)。

在軍蟻的各等級中，Eciton屬兵蟻行為的受限十分顯著。兵蟻專門負責防衛工作，它們有巨大的、肌肉發達的頭部，以及像冰鉗一樣長而有力的口器。

它們能有效地追捕、叮咬並刺傷敵人，主要是鳥類和包括野外生物學家在內的哺乳動物，此外幾乎沒有其他工作。在群落遷移過程中，士兵無法攜帶幼蟻或獵殺獵物，它們甚至不能養活自己。

那麼兵蟻是否像所預測的一樣，根據其簡單的行為減少了大腦的體積？我們的數據表明答案是肯定的。

軍蟻(Eciton burchellii parvispinum)中工蟻(A)和兵蟻(B)頭殼和大腦的同尺度三維重建，標尺為0.5 mm。大腦結構是位於頭殼中心的彩色部分。深藍色:學習/記憶區域;淺藍色:化學處理區域。

我們測量了幾種不同種類Eciton軍蟻的頭部大小和腦區體積，對每種中不同尺寸的工蟻和兵蟻進行了比較。儘管工蟻的腦容量隨著身體尺寸的增大而增加，但兵蟻腦容量不會隨身體尺寸增長或增長較緩慢；雖然兵蟻比工蟻大，但它們有大小相近的大腦。

此外，基於兵蟻大腦總體積，兩個關鍵的大腦區域比預期的要小：處理化學信息的區域以及另一個對學習和記憶至關重要的區域。

這些發現令人興奮，它們支持這樣一種觀點，即當某一群體僅有有限行為需求時，群落效率的自然選擇可以促進群體成員向大腦體積減小的方向演化。看來，Eciton兵蟻給「meat head（笨蛋）」這個俚語賦予了新的含義。

BMC Zoology

BMC Zoologyis an open access, peer-reviewed journal that considers articles on all aspects of zoology, including comparative physiology, mechanistic and functional studies, morphology, life history, animal behavior, signaling and communication, cognition, parasitism, systematics, biogeography and conservation.

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