兩種物種竟來自同個母親？——螞蟻世界的跨種繁殖之謎
一項刊登於《自然》期刊的研究，顛覆了生物學中「物種隔離」的常識。伊比利收穫蟻 (Messor ibericus) 的蟻后展現出驚人的「異親生殖」能力：牠能同時產下兩種不同物種的後代。牠們的工蟻是與工匠收穫蟻 (Messor structor) 雄蟻交配的第一代混血兒。牠會利用無性生殖，透過「跨種克隆」的方式，直接複製出工匠收穫蟻雄蟻 (Messor structor)。這些被克隆出的雄蟻負責與蟻后交配，以產生維持群體運作的混血工蟻。這種繁殖模式徹底挑戰了傳統的「物種界線」的定義。
撰文｜韓喬融
在生物學界，「一個生物只會生下自己物種的後代」是幾乎不變的常識。
然而，今年9月刊登在《自然》(Nature) 期刊上的一項研究，卻徹底顛覆了這個概念：有一種螞蟻的蟻后，竟然能同時孕育出兩個不同物種的螞蟻！
這種特別的螞蟻名為伊比利收穫蟻 (Messor ibericus)。牠們的蟻后擁有一種極為特殊的繁殖策略：牠生下的雄蟻中，有一部分並非自己的「親骨肉」，而是工匠收穫蟻 (Messor structor) 的雄蟻。這些雄蟻的完整基因組與伊比利收穫蟻的蟻后及同種雄蟻的基因組截然不同。
換句話說，這隻蟻后不僅能生出「同種」的雄蟻，還能生出「異種」的雄蟻。社會性昆蟲（如蜜蜂和螞蟻等）的繁殖方式本就以複雜著稱，而且過去確實有零星研究提及某些螞蟻可能存在跨物種雜交的現象。然而，伊比利收穫蟻這種有系統、有目的地同時生產兩種物種後代的模式，是學界首次明確觀察到並加以描述闡釋的。這樣發現已徹底挑戰了學界長久以來對於「物種界線」的認知！
伊比利收穫蟻工蟻的「身世之謎」：混血兒是如何被發現的？
這個令人震驚的現象是如何被發現的呢？
研究團隊首先分析了五種歐洲收穫蟻屬 (Messor spp.) 物種的基因體。一般來說，蟻后和工蟻的基因體序列應該高度相似。然而，研究團隊發現：伊比利收穫蟻工蟻的基因異型合子比例（即來自父母雙方等位基因不同的比例）比蟻后高出約15倍，也比其他四種螞蟻高。這強烈暗示伊比利收穫蟻的工蟻是雜交產生的。
確認親本：誰是媽媽？誰是爸爸？
為了確認這些異型合子工蟻的「身世」，科學家進行了兩步驟的分子親緣關係分析：
- 找母親：粒線體基因為母本遺傳。分析結果顯示，所有工蟻的粒線體基因體都與伊比利收穫蟻幾乎完全一致。因此，親代母本被確認是伊比利收穫蟻。
- 找父親：科學家進一步分析細胞核DNA。結果明確指出，雜交工蟻的父本祖先來自工匠收穫蟻雄蟻。
50% vs. 50%：混血工蟻是「第一代雜交體」！
光是知道父本是工匠收穫蟻還不夠，科學家更想知道：這雜交是最近發生的，還是早已年代久遠的遠親？
為此，研究團隊對數千個基因和數萬個DNA變異位點進行了深入的統計分析，旨在計算工蟻基因組中來自兩個物種的比例。
分析結果顯示，工蟻的基因組組成是：
- 49%來自伊比利收穫蟻（母本物種）。
- 51%來自工匠收穫蟻（父本物種）。
這種近乎「50%對50%」的完美分配，正是「第一代雜交體」的強有力證據！這證明了這些工蟻就是伊比利收穫蟻蟻后與工匠收穫蟻雄蟻交配後直接產生的第一代混血兒。
生存壓力下的演化奇招：為何需要「異種雄蟻」？
深入的族群遺傳學研究揭示了這個奇特現象背後的原因：伊比利收穫蟻后無法僅靠同種雄蟻來生產工蟻——牠們必須與其他物種的雄蟻交配，才能順利產出工蟻。如果蟻后與自己物種的雄蟻交配，則只能產出新的蟻后。
但問題來了：在缺乏工匠收穫蟻雄蟻的地區，伊比利收穫蟻該如何生產工蟻來維持群體運作，避免滅絕呢？
跨種克隆 (Cross-species Cloning)：蟻后如何「複製」異種精子？
為了應對這種生存困境，伊比利收穫蟻蟻后發展出了一種令人難以置信的無性繁殖方式：牠們可以「複製」出工匠收穫蟻的雄蟻！
當產卵時，蟻后會先清除卵子中自身的核DNA。接著，牠能自行複製一整套工匠收穫蟻雄蟻的精子基因組，並將其放入並補足這個「沒有核DNA」的卵子中。最終孵化出的，便是一隻「跨種克隆」的工匠收穫蟻雄蟻（雖然帶有伊比利收穫蟻的粒線體）。
這些混血工蟻（帶有雙方基因）肩負著群體日常的一切工作，維繫蟻巢的正常運作。簡而言之，一個伊比利收穫蟻群中，會同時存在三種角色：
- 純伊比利收穫蟻雄蟻（圖一a，體毛較多的個體）：僅負責與蟻后交配，以產生新的蟻后。
- 克隆的工匠收穫蟻雄蟻（圖一b，體毛較少的個體）：負責與蟻后交配，以產生工蟻。
- 混血工蟻：負責所有日常勞動與群體維護。
挑戰物種界線的「異親生殖」
上述這種繁殖模式被科學家稱為「異親生殖」(xenoparity)，意指「一個母親能規律地生出另一個物種的後代」。這在生物學上是一大震撼，因為它徹底挑戰了我們對「物種界線」的傳統定義。傳統上，不同物種的基因應有明顯界限，而且跨物種雜交個體大多為不育、甚至精子和卵子本身的細胞質不相容而無法成功受精，或是受到其他生殖隔離的因子（例如：生殖器不相容、費洛蒙組成不同、交配時間不同等）阻礙而不太可能會有穩定的後代族群。
但是，神奇的是，這兩種早在五百多萬年前就已分化的螞蟻（圖一c），不僅能雜交，還能透過克隆機制來維持異種雄蟻的血脈。這表明，這個奇特的繁殖系統對牠們的生存具有潛在的演化優勢。
結 語
這項發現促使我們重新思考「什麼才算是一個物種」。大自然中的繁殖策略遠比我們想像得更具創意與詭譎多變。螞蟻世界的「跨種克隆」故事，或許僅是冰山一角，未來還會有更多超乎想像的生殖祕密被揭開。
這種為了生存而「借用」異種基因的策略，是不是很神奇呢？
參考文獻
- Juvé Y, Lutrat C, Ha A, Weyna A, Lauroua E, Silva ACA, Roux C, Schifani E, Galkowski C, Lebas C, Allio R, Stoyanov I, Galtier N, Schlick-Steiner BC, Baas D, Kaufmann B, Romiguier J. One mother for two species via obligate cross-species cloning in ants. (2025). Nature. doi: 10.1038/s41586-025-09425-w
- Feldhaar H, Foitzik S, Heinze J. (2008). Lifelong commitment to the wrong partner: hybridization in ants. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 363 (1505): 2891-2899, doi: 1098/rstb.2008.0022