问题

从进化角度来讲,具有社会性质的低等生物如蚂蚁、蜜蜂在形成这种社会性前经历了怎样的过程?

回答
想象一下,在很久很久以前,地球上充满了各种各样忙碌的小生命。我们今天熟悉的蚂蚁和蜜蜂,在它们漫长的进化史中,也经历了一个从孤立、独立到高度社会化的过程。这个转变可不是一蹴而就的,而是经历了一系列微妙的变化和选择,最终造就了它们令人惊叹的社会结构。

故事的开端,或许可以追溯到那些独来独往的昆虫祖先。它们就像今天的一些独居甲虫或飞蛾,靠自己捕食、觅食,独自繁衍后代。生存的压力是它们唯一的驱动力。然而,即便在这样的个体主义时代,一些基本的“合作”行为可能已经悄悄萌芽。

比如说,一些昆虫在产卵时,可能会选择在资源丰富的地点,这样它们的后代出生后就能立刻获得食物。这可以算是一种“朴素的关怀”,虽然并非出于情感,而是为了提高后代存活率。再比如,一些雌性昆虫在找到一个相对安全的洞穴或缝隙后,会进行产卵,然后用泥土或树叶封住洞口,为幼虫提供最初的安全保障。这是一种“保护性行为”,同样是为了自己的基因能够延续下去。

随着时间的推移,一些具有特定优势的变异开始出现。例如,那些能更有效地聚集食物的个体,或者那些能在恶劣环境中找到更安全栖息地的个体,会拥有更高的生存和繁殖机会。这些优势的个体,它们的后代也就更有可能继承这些特点。

一个关键的转折点可能出现在“筑巢”行为上。想象一下,一些昆虫开始在一个相对固定的地方筑巢,也许是为了躲避捕食者,或是为了应对季节变化。当一个巢穴足够大,能容纳不止一个成体时,情况就开始变得有趣起来。

如果一个巢穴能让几只雌性同时产卵,并且其中一只“母巢”的亲缘关系更近,那么她可能会更倾向于照顾其他雌性的后代,因为这些后代同样携带了她的基因。这就是亲缘选择理论发挥作用的时刻。简单的说,如果一个行为能增加亲属的生存和繁殖几率,即使这个行为降低了个体的直接繁殖几率,这个行为也可能通过亲缘选择被保留下来。

对于蚂蚁和蜜蜂这样的膜翅目昆虫来说,一个非常重要的生理机制是它们独特的生殖方式——单性生殖(haplodiploidy)。在这种生殖方式下,雌蜂和蚁后是由受精卵发育而来(二倍体),而工蜂和雄蜂则是由未受精卵发育而来(单倍体)。这意味着,工蜂(雌性)与她的姐妹拥有比与她自己的后代更强的亲缘关系(她们共享了全部的父系基因和一半的母系基因)。因此,工蜂帮助蜂后繁殖后代,实际上比自己繁殖后代更能有效地传播自己的基因。这为社会性的形成提供了强大的遗传学基础。

所以,可以想象这样的一个过程:

1. 个体化生活: 祖先们过着独来独往的生活,各自为生。
2. 巢穴的出现与群居: 一些昆虫开始发展出筑巢行为,并且因为资源集中或安全需求,开始有多个个体在同一个巢穴中聚集。
3. 亲缘关系的增强: 随着巢穴的稳定,近亲在同一个巢穴中共同生活的机会增加。那些愿意照顾巢穴内其他亲属(尤其是幼虫)的个体,可能因为它们提高了整个家族的生存率,而被自然选择青睐。
4. 劳动分工的萌芽: 在一个小的群体中,可能会出现一些简单的分工。比如,有的个体更擅长外出觅食,有的则更擅长照顾幼虫或防御巢穴。这种分工最初可能是基于个体能力和年龄,但随着时间推移,它变得越来越固定。
5. 生理适应与行为固化: 亲缘选择以及单性生殖等遗传机制,使得那些能够牺牲个人繁殖机会去帮助群体繁衍的个体更容易在种群中繁衍壮大。长此以往,这种高度合作、等级分明的社会行为就逐渐固化下来,演变成了我们今天看到的蚂蚁王国和蜜蜂帝国。

在这个漫长的演化过程中,每一个微小的“利他”行为,只要能比纯粹的个体主义行为产生更高的整体“基因回报”,就可能被自然选择放大。从最初的随意聚集,到有组织的劳动分工,再到高度牺牲的社会行为,蚂蚁和蜜蜂的社会性是无数代自然选择精心雕琢的杰作。它们的故事告诉我们,在生命的舞台上,合作有时比竞争更能赢得最后的胜利。

网友意见

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2020年了,还在那“低等生物”“甚至人”,你还能不能好了。

确实有本质区别,昆虫三叠纪以来繁荣了两亿多年、现在虽然受到一些打击但也有数量在暴增的群体,野生哺乳类现在一股要死光的势头,人类则是已经满足了真社会性的定义但是不乐意承认。

真社会性是最高度组织化的动物社会性。一般定义真社会性动物有三项共同特征:

  • 繁殖分工:群体中有“专行繁殖的阶级”和“较少繁殖或不繁殖”的阶级。
  • 世代重叠:群体中的成熟个体可分为两个以上的世代。
  • 社会化抚养:一些个体会照顾群体中其他个体的后代。

繁殖分工是这里面最次要的,不要求工作阶级完全不生育。毕氏卵角蚁没有女王,谁都可以生,也算真社会性。

已知的真社会性物种是分别演化出这种行为的。对其演化原因的解释五花八门,但反正这是用“对个体有害”的行为支持群体,需要动用亲属选择来弥补自然选择。

  • 早期理论[1]认为产生社会性群体的基础是个体间相互喂养的行为。
  • 在目前主要的解释[2]里,作用于真社会性群体早期演化阶段的亲属选择使群体中的成员趋向于拥有相近的血缘关系,亲属选择与群体选择相结合,产生原始真社会性群体。木蠊若虫每次蜕皮会失去消化纤维素所需的共生真核单细胞生物,需要从照顾后代的亲代那里再获取。木蠊通过信息素识别血亲。类似的机制可能为白蚁演化至真社会性创造了条件。
  • 另一种模型认为群体选择是真社会性的主因,因为已经发现阿根廷蚁之类巨大规模的真社会性群体并不需要特别相近的血缘关系。还有一种概念是超有机体[3](超个体),认为对于个体来说进行群体与群体间竞争的利益要大于进行群体内竞争。
  • 单双套系统假说认为蚂蚁·蜜蜂·胡蜂的性别决定系统会产生具有单套染色体的雄性和具有多套染色体的雌性,雌性成员之间的血缘关系比雌性和自己后代之间的血缘关系更近,抚养姐妹的利益超过自己生育的利益[4]
  • 一些胡蜂物种既能单独生活又能过社会生活。单独生活的胡蜂的后代的成活率约10%,社会生活的胡蜂的后代在社会化抚养下成活率约90%,显示出社会性明显的优势。
  • 在更基础层面上,真社会性生物整个群体的能耗类似具有同等生物量的大型生物,个体能耗远低于同等规模群体里近似的非社会性物种。

参考

  1. ^ Wheeler WM. A study of some ant larvae with a consideration of the origin and meaning of social habits among insects. Proc. Am. Phil. Soc. 1918, 57: 293–343.
  2. ^ Wilson EO, Hölldobler B. Eusociality: origin and consequences. Proc Natl Acad Sci. 2005, 102 (38): 13367–13371.
  3. ^ Reeve HK, Hölldobler B. The emergence of a superorganism through intergroup competition. Proc Natl Acad Sci. 2007, 104: 9736–9740.
  4. ^ Freeman, Scott; Jon. C. Herron. Evolutionary Analysis. Pearson Education, Inc. 2004. ISBN 0-13-101859-0.

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