這裡有一個有趣（又有點嚇人）的事實：地球上大約有20千兆隻螞蟻。換算成小數，那就是大約20,000,000,000,000,000隻生活在我們周圍的六足昆蟲。這些體型微小的生物是如何在地球上扮演如此重要且對生態系統至關重要的角色呢？
一群昆蟲學家認為，答案或許在於演化過程中對數量而非品質的偏好。他們的研究成果發表在今天出版的《科學進展》（Science Advances）雜誌上，並可能有助於解釋體型較大的動物的遺傳複雜性。
「螞蟻無所不在，」劍橋大學動物學家、該研究的合著者亞瑟·馬特在聲明中解釋。 “然而，使它們能夠建立龐大群體並實現非凡多樣性的基本生物學策略仍然不清楚。”
為了進行研究，馬特和他的合作者將研究重點放在了每種昆蟲的角質層上。對人類來說，角質層通常指的是指甲和腳趾甲附近那層厚厚的保護性皮膚。螞蟻的整個外骨骼都覆蓋著一層角質層。除了保護它們免受捕食者、疾病和乾燥的侵害外，螞蟻的角質層還為它們的肌肉提供結構支撐。
然而，這些好處並非沒有代價。蟻角質層需要大量的營養物質來維持，尤其是氮和多種礦物質等稀有元素。蟻角質層越厚，螞蟻需要的食物就越多。如果這種情況持續下去，蟻群的總數可能會受到限制。這項基本原理也適用於昆蟲以外的其他生物。
“生物學中存在這樣一個問題：隨著社會變得越來越複雜，個體會發生什麼變化？”該研究的合著者、馬裡蘭大學昆蟲學家埃文·埃科諾莫補充道，“例如，個體本身可能會變得更簡單，因為單個生物體需要完成的任務可以由群體來完成。”
基於此，馬特、埃科諾莫及其團隊假設蟻群規模與其角質層組成之間可能存在關聯。為了驗證這個假設，他們分析了超過500種螞蟻的3D X射線掃描資料集，並專注於角質層與身體體積的比例。研究人員最終發現，螞蟻的體質量與角質層比例差異巨大，從6%到35%不等。隨後，他們將這些資訊應用於各種演化模型，發現角質層較少的螞蟻物種通常生活在較大的蟻群中。
「螞蟻為了群體利益，減少了單一工蟻在營養最豐富的組織之一——胃——上的投入，」馬特說。 “它們正在從自我投資轉向分散式勞動力，從而形成更複雜的社會。”
馬特將這種權衡比喻為多細胞生命的演化。雖然合作單元在技術上比單細胞生物更簡單，但它們組合起來卻構成了一個複雜得多的單一生物體。
作者也指出，角質層支撐力較弱可能與更高的物種多樣性有關——生物學家經常用這項指標來衡量生物體的演化成功程度。雖然他們還沒有確切的解釋，但研究團隊認為這可能與賦予螞蟻探索營養匱乏的新棲息地的能力有關。
「對氮的需求量減少可能會使它們更具適應性，並能夠征服新的環境，」馬特解釋說。
這進一步表明，對蟻群有利的未必對單一螞蟻有利。這或許也開啟了歷經無數世代的進化回饋循環。儘管每隻螞蟻的脆弱性增加，但它們的總體數量卻造就了更大的蟻群，並具備了更強大的疾病控制和巢穴防禦能力。然而，這些最新發現並非僅限於螞蟻──縱觀歷史，在日常生活中也隨處可見。
「數量和品質之間的權衡無處不在。它體現在你吃的食物、你讀的書，以及你想養育的孩子身上，」馬特說。
