2024年7月8日，Ehab Abouheif教授受邀到昆明動(dòng)物所進(jìn)行了“Ants, eco-evo-devo, and environmental stress“為題的學(xué)術(shù)匯報(bào)。Ehab Abouheif是加拿大麥吉爾大學(xué)杰出教授（James McGil Professor）、講座學(xué)者、美國亞利桑那州立大學(xué)客座教授，加拿大皇家科學(xué)院院士、美國科學(xué)促進(jìn)會(huì)（AAAS）會(huì)士。他是國際知名的演化發(fā)育生物學(xué)家，帶頭建立了泛美演化發(fā)育生物學(xué)會(huì)，是創(chuàng)建于1905年演化發(fā)育生物學(xué)領(lǐng)域的經(jīng)典期刊《Journal of Experimental Zoology Part B》的主編。他的研究主要集中在社會(huì)性昆蟲的生態(tài)演化發(fā)育（eco-evo-devo）方面，在理解生物多樣性和復(fù)雜生物系統(tǒng)的演化機(jī)制上取得了重要突破，不僅揭示了昆蟲社會(huì)行為的遺傳和發(fā)育基礎(chǔ)，還對更廣泛的生物演化理論提出了新的見解。曾獲古根海姆獎(jiǎng)、斯隆研究獎(jiǎng)、E.W.R.Steacie紀(jì)念獎(jiǎng)。
Abouheif教授在本次報(bào)告中介紹了工蟻不同年齡的行為變化，用有機(jī)體細(xì)胞類型和個(gè)體大小類比了工蟻單態(tài)型、多態(tài)型物種和群落大小。引入螞蟻等超個(gè)體組織復(fù)雜性的測量基準(zhǔn)，并從蟻后多態(tài)型和工蟻多態(tài)型展開報(bào)告。以螞蟻翅膀作為模型解釋基因網(wǎng)絡(luò)在個(gè)體之間異速表達(dá)，進(jìn)而介導(dǎo)相關(guān)器官的發(fā)育軌跡，出現(xiàn)工蟻多態(tài)表型，這可能是演化過程中調(diào)控發(fā)育的保守通路進(jìn)行了修改和開發(fā)。進(jìn)一步探究翅原基發(fā)育與工蟻多態(tài)表型相關(guān)性后，提出通過JNK和細(xì)胞凋亡信號通路誘導(dǎo)翅原基上產(chǎn)生信號X，調(diào)控工蟻多態(tài)型中頭部和身體的異速生長。并用現(xiàn)有結(jié)果闡述了個(gè)體發(fā)育系統(tǒng)可能通過增強(qiáng)表型創(chuàng)新性和復(fù)雜性用于面對環(huán)境壓力的假說。
在美國亞利桑那州天空島Monomorium emersoni擁有兩種翅型的蟻后，相較于有翅蟻后，無翅蟻后的翅原基在幼蟲期就已經(jīng)非常狹小，但兩者的體型沒有明顯差異。整合棲息地的氣候信息后，推測蟻后二型性受到了不同生境的壓力性選擇，提出“物種如果能適應(yīng)貧瘠的環(huán)境壓力，那發(fā)育系統(tǒng)也可能在表型創(chuàng)新性和復(fù)雜性上有所提高”的猜想。之后利用螞蟻的原始器官---翅，給大家講述了環(huán)境壓力、發(fā)育系統(tǒng)和表型創(chuàng)新性、復(fù)雜性的關(guān)聯(lián)。具有工蟻多態(tài)性的大頭蟻屬Pheidole，蟻后和雄蟻的前、后翅原基均能正常發(fā)育，兵蟻幼蟲只具有前翅原基，兵蟻成體無翅，這很可能是個(gè)體發(fā)育關(guān)鍵期時(shí)保幼激素（juvenile hormone, JH）水平引起。敲降Vestigial基因后，兵蟻幼蟲的前翅原基變小，對螞蟻群落進(jìn)行工蟻和兵蟻比例調(diào)整后，兵蟻翅原基變小，以此建立了由JH和信息素介導(dǎo)，以Vestigial為核心的原始翅原基對個(gè)體發(fā)育的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。但是在抑制兵蟻幼蟲翅原基細(xì)胞凋亡后，兵蟻發(fā)育成更小的個(gè)體，但是通過對工蟻和兵蟻翅原基染色發(fā)現(xiàn)蛹期兵蟻的翅原基出現(xiàn)了大量JNK信號， JNK信號是由傷口等壓力性刺激激活的信號通路，調(diào)控細(xì)胞增殖、再生和發(fā)育。不同于其它物種的壓力性激活，兵蟻前翅原基是正常發(fā)育狀態(tài)下就激活JNK信號通路。JNK信號通路只出現(xiàn)在具有工蟻多態(tài)型的物種的兵蟻中，在工蟻單型且具有翅原基的工蟻個(gè)體和蟻后中未發(fā)現(xiàn)JNK信號。該發(fā)現(xiàn)提示通過JNK和細(xì)胞凋亡信號通路激活了下游信號X，調(diào)控工蟻多態(tài)型中頭部和身體的異速生長，誘導(dǎo)兵蟻的產(chǎn)生。該研究從生態(tài)-演化-發(fā)育學(xué)視角上，為翅這一原始器官調(diào)控頭部和身體發(fā)育的異速生長提供了更多證據(jù)。最后，Abouheif教授認(rèn)為氣候變化帶來的環(huán)境壓力通過翅原基影響個(gè)體發(fā)育獲得反應(yīng)性保護(hù)，通過自然選擇把壓力誘導(dǎo)信號轉(zhuǎn)變成個(gè)體的生理信號，最終產(chǎn)生新的多態(tài)工蟻。
張國捷研究員主持了本次學(xué)術(shù)報(bào)告，呂雪梅、石磊、馬莉、張曉明等研究員，多個(gè)課題組師生參加了此次報(bào)告。與會(huì)師生踴躍提問，結(jié)合自己所見和所學(xué)知識，對本次報(bào)告中的內(nèi)容提出了許多演化和發(fā)育的問題，報(bào)告在大家熱烈的討論中圓滿結(jié)束。會(huì)議結(jié)束后，Abouheif教授參觀了石磊研究員、馬莉研究員實(shí)驗(yàn)室，并指導(dǎo)張國捷研究員團(tuán)隊(duì)進(jìn)行螞蟻相關(guān)工作，包括螞蟻野外采集。
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