寿命延长5倍，生育能力暴增，她们获得“超能力”的奥秘是……？

药明康德内容团队编辑

对于很多动物来说，在这个世界的生存策略无外乎两大类：要么生下很多很多后代，要么自己活得很久很久。寿命和生育能力往往难以兼得，主要是因为生育很多后代的动物常以牺牲自己的寿命为代价，将重要的营养、代谢资源分配给繁殖。反过来，一些早早放弃繁殖的动物——比如家养的牲畜或宠物被人阉割，其平均寿命普遍比同类更长。

蚂蚁却是个例外。更确切地说，集群生活的蚂蚁种类中，“生育能力”和“寿命”两大属性叠加在蚁群中的蚁后身上。比如草地中常见的黑毛蚁，不育的工蚁只能活一年，而和她们基因组相同的蚁后姐妹却可以产下100万个卵并活30年之久！

既能不断繁殖，寿命还远超出同辈，蚁后的体内究竟藏着什么奥秘？今天，最新一期《科学》杂志中的一篇论文中，科学家们发现，与胰岛素有关的一种蛋白似乎扮演了重要角色，这一发现或许可以为其他物种提供抗衰老的线索。

在这篇论文里，科学家们把关注点放在了一种叫做“跳镰猛蚁”（ Harpegnathos saltator ）的蚂蚁身上。这种蚂蚁的工蚁只能活7个月左右，而蚁后的寿命通常有5年！

有趣的是，跳镰猛蚁的蚁群会更换蚁后。当原来的蚁后死去或是被人为移除，已成年的普通工蚁通过激烈的决斗选出新的蚁后，获胜者不仅重新展现出繁殖能力，寿命也随之大幅延长——增加5倍。但是，当这个获胜者又被另一个新的蚁后取代，它又会恢复为工蚁，停止产卵，寿命也缩短回短短7个月……

跳镰猛蚁从工蚁“晋升”为蚁后，或是从蚁后被“贬”为工蚁，伴随着繁殖能力和寿命的巨大变化（图源：参考资料[1]）

跳镰猛蚁这种“改朝换代”的特点给科学家提供了一个独特的机会来研究寿命和繁殖之间的关系。来自纽约大学的研究人员从工蚁、由工蚁晋升为蚁后的蚂蚁个体中收集了组织样本，并进行批量RNA测序，分析工蚁与蚁后的转变前后，哪些基因存在表达差异，尤其是蚂蚁参与新陈代谢和繁殖的组织，包括大脑、相当于肝脏的脂肪体、卵巢等。

胰岛素在脑中的变化就此显现出来。研究人员发现，为了应对产卵的新功能，新晋蚁后的大脑产生了更多的胰岛素。

脑组织的原位杂交显示，相比工蚁（左），新晋蚁后（右）大脑中的胰岛素 mRNA 增加（图源：参考资料[2]；Credit：Giacomo Mancini/NYU）

胰岛素有助于将食物转化为能量，在新陈代谢和衰老过程都起重要作用。通常情况下，产卵非常耗能，需要激活胰岛素通路，而这会导致寿命缩短。

但研究人员发现，新晋蚁后脑中的胰岛素增加后，随着卵巢受胰岛素诱导而发育，它们会产生一种胰岛素抑制蛋白Imp-L2。

这种胰岛素抑制蛋白的作用非常神奇，它仅仅阻断胰岛素信号通路中控制衰老的一条分支，即所谓的AKT信号通路，AKT活性增加与寿命缩短有关；然而，胰岛素信号通路中另一条分支（即MAPK信号通路），也就是激活后导致大脑配合繁殖产生更多胰岛素的那条分支，则不受胰岛素抑制蛋白Imp-L2的影响。

在工蚁和新晋蚁后（gamergate）之间，胰岛素的两条信号通路受到了不同的调节（图片来源：参考资料[1]）

这就意味着，随着胰岛素信号通路的变化，蚁后一方面能应对繁殖的高代谢需求，与此同时还能避免衰老，延长寿命。

“胰岛素信号通路的两条主要分支看起来对生育能力和寿命有不同的调节作用，其中一个信号的增加有助于新晋蚁后的繁殖，另一个信号的减少与其寿命延长相一致。”Danny Reinberg教授进一步解释道。这项研究的共同第一作者、现任职于佛罗里达大学的Hua Yan教授认为，这种相互作用或许就是蚁后寿命超长且还能多子多孙的奥秘所在。研究人员指出，在抗衰老研究领域，很多实验中的新方法可以将小鼠或果蝇等实验动物的寿命延长，延长的幅度在10%~20%，但在他们研究的蚂蚁身上，寿命的延长不再是区区20%，而是500%！来自蚂蚁的启发或许可以让人类学到新的长寿之道。

参考文献

[1] Hua Yan et al., (2022) Insulin signaling in the long-lived reproductive caste of ants. Science Doi: 10.1126/science.abm8767

免责声明：药明康德内容团队专注介绍全球生物医药健康研究进展。本文仅作信息交流之目的，文中观点不代表药明康德立场，亦不代表药明康德支持或反对文中观点。本文也不是治疗方案推荐。如需获得治疗方案指导，请前往正规医院就诊。

本文经授权转载自学术经纬（ID：Global_Academia），如需二次转载请联系原作者。欢迎转发到朋友圈。