人与蚂蚁工具劳动同等进化比较

人与蚂蚁工具劳动同等进化比较

伏明齐

恩格斯在1876年写的《劳动在从猿到人的转变中的作用》中说：“人和动物在本质上的区别，就在于劳动；而劳动是从制造工具开始的……以致我们从某种意义上必须说：劳动创造了人类本身”。2016年9月9日《中国科学报》发表国家基因库生物多样性基因组学研究组负责人张国捷，向《中国科学报》记者的介绍，农业文明并不是人类特有的，人类的农业文明从存在时间上，要远远落后于蚂蚁。

中科院昆明动物研究所等人员，研究发现中国西南一种极其美味的食材就是鸡枞菌，是菌类中的名门望族，售价昂贵。除了因它极其鲜美的口感，还因为它生长的奥秘，没有白蚁参与种植，就没有鸡枞菌。研究这类真菌种植蚂蚁，比较人与农业文明之间的关系，提供了一种绝佳的双向适应演化过程的生物模式。

蚂蚁和真菌的共生关系进化了几千万年，已经形成了一个类似于人类大规模养殖的农业社会系统。人类在作物驯化过程中通过杂交等手段，使作物基因组发生剧变，从而获得人类所需要的作物性状。同时，人类自身的基因组也随着农业文明的发展逐渐发生了适应性变化。在比较了切叶蚁和低级真菌培植蚂蚁后，研究人员发现后者的作物仍然只有两套染色体，而切叶蚁的真菌作物则是多倍体。这和人类种植的农作物，比如小麦、土豆、甘蔗、白菜等十分相似。相对野生品种，驯化物种都出现了多倍化现象。多倍化可以使作物更大、产量更高，因为染色体的倍数越多，基因的拷贝也越多，就能产生更多的基因产物，提高作物的可塑性。

蚂蚁的祖先最早并没有真菌培养能力，进化过程中，有一部分低级真菌培植蚂蚁开始采集环境中存在的真菌进行培育，但那时，它们还没有进行物种选择。到了3000万年前，不同的高级真菌蚂蚁就开始挑选自己适合的真菌物种进行培植了，并将其作为唯一的食物来源。其中，最新进化而来的、最高级的培育菌类的蚂蚁种类之一就是切叶蚁。这之前的真菌培植蚂蚁，只能小规模地种植真菌。切叶蚁则具有了高级驯化能力，它们采集树叶并利用树叶的残渣对特定真菌进行种植培养，类似工业化的大规模培养真菌。它们培植的真菌甚至可以提供几百万只蚂蚁的口粮。

相较而言蚂蚁的种植经验，甚至比人类还要丰富。在试图去找到蚂蚁和它们的种植对象共同适应性的分子基础中，研究人员发现它们是种植真菌的“老手”。尽管农业是人类从事的最古老的一项产业，科学家也还难以准确说清，人类农业文明的起源，但一般认为，人类农业的出现时间是在距今1万多年前，这是从采集开始的。当原始人类的采集活动进行了很长时间，无意地观察到植物生长发育中的各种自然现象，然后开始有意识地采集种子进行播种，逐渐积累了栽培经验。人类还把符合自己需要的个体挑选出来，那些有益的性状就被保留下来。

蚂蚁的种植行为，最早可以追溯到6000万~5500万年前。和人类一样，它们也是由依靠采集和狩猎为生的祖先进化而来的。有的蚂蚁捕食昆虫，有的蚂蚁采集花蜜，也有的依靠采集真菌，真菌培植蚂蚁就是这支蚂蚁的后代。真菌培植蚂蚁的出现，也是一个自然选择的过程。最初可能只是随机出现了一些食用真菌的蚂蚁，慢慢地，这些蚂蚁可能在生存竞争中更具有优势，在长久的优胜劣汰的自然选择中，优势能力就被保留了下来。食用、种植真菌，对蚂蚁而言，是个有利选择。

因为种植真菌，可以让蚂蚁获得可食用的蛋白、脂肪和碳水化合物。此外，真菌能提供蚂蚁所需的一些特殊的营养物质，比如，精氨酸是参与生化过程重要的一种氨基酸，而真菌中富含的氮成分，正是合成精氨酸的必要材料，因此，真菌为蚂蚁提供了不可或缺的精氨酸来源。另外，真菌的胞壁中广泛存在着壳多糖，蚂蚁通过消耗真菌上的壳多糖，降解成葡萄糖，以便获得丰富的能量。

其次，人类的农作物被驯化后，往往在野外很难生存。类似的，高级真菌培植蚂蚁驯化后的真菌，也失去了野外自由繁殖的能力，必须得依靠蚂蚁才能繁殖。因此，这也加快了人类和切叶蚁的作物驯化过程。反过来，随着驯化能力的提高，蚂蚁社会出现了更加复杂的分工。在大多数蚂蚁物种里，社会的主要分工为工蚁和繁殖蚁。而在切叶蚁里，工蚁又进一步分化出体型庞大的从事树叶采集、蚁巢防御的大工蚁，和体形较小负责种植真菌和抚养后代的小工蚁。这与人类农业文明高度发达之后，开始出现城市化和社会分工现象类似。除此之外，在真菌进化过程中，它们还不断加强壳多糖的合成能力，以产生更丰富的这种物质。同时，蚂蚁则演化出更强的壳多糖降解能力，从而提供更多自己所需的能量。

研究人员在这项研究中，从三类不同等级的真菌培植蚂蚁中挑选出了7种。越高等级的蚂蚁，社会与农业的相互促进和影响也更深入。作物驯化和农业文明的出现，对人类社会的演化产生了极其深远的影响。如今人类的农业文明正面临很多挑战：例如，如何抵抗病虫害？如何提高作物产量？如何不在农业发展过程中对生态系统产生破坏？如它们如何创造一流的卫生环境？如何有效进行害虫管理？同时怎样合成杀菌剂和抗生素以防止疾病的发生，而不对生态系统造成负面影响？

因为蚂蚁不仅懂得用自己的排泄物施肥，还懂得“除草”。而且这些蚂蚁的嘴巴和前肢上隐藏着许多细小的腺窝，里面拥有一种能产生抗生素的细菌，可以对抗害虫，抑制有害的野生菌类生长。更有意思的是这些蚂蚁抗生素还不产生抗药性，人类的未来由此能从蚂蚁的农业系统模式存在那么长时间，它们与生态系统之间依然能保持良好的依存关系中，去找一些规律和可借鉴的办法，这很值得人类思考。