广东高校科研捷报频传 华师中大在国际顶级期刊发表重要成果揭示生命奥秘

问题—— 在自然界,昆虫社会的分工协作何以形成、又如何稳定维持,是进化生物学长期关注的核心议题。

白蚁作为典型社会性昆虫,其“终身工蚁”“繁殖个体”等等级分化高度清晰,却长期缺少从演化关键节点到分子调控的系统解释。

另一方面,埃博拉等高致病性病毒为何会在传播与免疫压力下不断“变招”,其关键突变如何影响病毒适应性与风险走向,也是全球公共卫生需要持续回答的现实问题。

原因—— 针对白蚁社会性之谜,华南师范大学生命科学学院昆虫科学与技术研究所李胜团队把研究视角放在白蚁与其近缘类群的连续演化链条上。

研究团队以蟑螂—白蚁演化中的关键代表物种为样本,获得多种蟑螂、半社会性木蟑螂及多种社会性白蚁的高质量基因组,并结合不同发育时期的转录组数据,开展比较组学分析与功能验证。

该思路的关键在于:不是仅在单一白蚁物种内寻找答案,而是通过“从近缘到社会化”的梯度对照,追踪社会性特征出现与强化时伴随的基因与调控变化,从而为昆虫社会性行为形成机制提供更具解释力的框架。

研究显示,木食性蜚蠊目昆虫面临共同的营养约束:以纤维素为主的食物来源营养不均衡,决定了能量如何获取、分配与使用。

实验观察与验证提示,木蟑螂倾向于将能量用于维持自身低水平生命活动,群体增长缓慢;而白蚁则形成由工蚁进行“集体分配”的机制。

在这一机制下,工蚁对幼蚁的喂养量成为影响其发育命运的关键变量:喂养过多引发保幼激素水平变化,进而抑制卵巢与翅芽发育,使其更可能走向不育的工蚁路径;喂养适度则使其保留发育为繁殖个体的可能。

这一发现把“营养供给—激素水平—形态与生殖分化”的链条更清晰地连接起来,为理解社会分工的生物学基础提供了可验证的解释。

除分工外,白蚁社会普遍呈现稳定的“一夫一妻制”。

研究进一步从遗传层面解释其可能的演化基础:与交配对象更不固定的近缘类群相比,白蚁体内与精子运动相关的一些基因丢失,提示雌体生殖系统内的精子竞争减少甚至缺位,从而在群体层面更容易维持单一配偶结构。

更值得注意的是,这种“稳定婚配”并非简单一致,而是随生态策略与巢穴结构而呈现差异:对将树木既作为居所又作为食物的木栖白蚁而言,建巢初期亲缘关系最紧密,利他行为更易被选择,但随着后代离巢寻求独立繁殖,巢内亲缘关系被稀释,利他更具条件性,形成保留繁殖潜能的“假工蚁”;而离巢觅食型白蚁在群体生命周期内更能维持较高亲缘度,利他行为更趋无条件化,形成不育、专司劳动的“真工蚁”。

这一比较强调:社会性并非单由某个“开关基因”决定,而是由营养生态、亲缘结构与发育调控共同塑造。

与昆虫社会性研究相呼应的是对重大传染病风险的前沿追问。

同期,中山大学公共卫生学院(深圳)钱军团队在《细胞》联合发表成果,聚焦埃博拉病毒在演化过程中关键突变的规律性变化,尝试回答“病毒为何更具适应性”的机制问题。

病毒的传播链条、宿主环境与免疫压力不断变化,推动其在复制过程中积累突变;其中少数突变可能改变病毒入侵效率、复制能力或免疫逃逸特征,从而影响传播与致病风险。

相关研究从分子层面梳理这些突变“密码”,为理解病毒“适应性升级”的路径提供新线索,也为后续的监测预警与靶向干预提供基础。

影响—— 两项成果分别指向基础科学与公共卫生的关键“底座”。

对白蚁而言,研究不仅有助于回答社会性行为如何起源与固化,也为认识木食性昆虫如何突破营养约束提供了新的生物学证据。

鉴于白蚁在南方地区对建筑、林木等造成的现实危害,从其发育分化与群体机制入手的认识,未来有望启发更精准的防治策略设计,例如针对关键发育阶段、关键激素与营养供给环节的干预思路。

对埃博拉病毒而言,突变机制的解析有助于把“看见变化”提升为“理解变化”,为病毒变异监测、风险评估模型优化及药物与疫苗研发提供更可依赖的理论依据。

对策—— 从科研组织看,成果背后体现出跨机构协同与多组学手段融合的趋势:以高质量基因组资源为底盘,叠加转录组等时空信息,再通过功能验证闭环,能够显著提升解释力与可信度。

面向未来,建议从三方面持续发力:一是围绕关键物种与关键病原建立长期、标准化的样本与数据体系,提高研究的可重复性与可迭代性;二是推动基础发现向应用端“可转化环节”延伸,在不降低科学严谨性的前提下,形成更贴近防控需求的技术路线;三是加强公共卫生与生态安全领域的交叉人才与平台建设,使科研成果更快进入监测预警、应急决策与防治实践的“工具箱”。

前景—— 当前生命科学与公共卫生研究正从“单点发现”走向“机制网络”。

白蚁社会性演化研究提示,复杂社会结构的形成是多因素耦合的结果,未来有望在更多社会性昆虫中验证其普适性与边界条件;埃博拉病毒突变机制研究则表明,对病原体演化规律的把握将直接影响人类对突发传染病的准备程度。

随着测序、计算与实验验证体系不断完善,相关研究预计将在生态害虫精准治理与重大疫情风险预判方面释放更大价值,也将进一步提升我国在生命科学前沿与全球健康议题中的学术贡献度与话语能力。

从揭示昆虫社会行为奥秘到破解致命病毒突变密码,广东科研团队在新年伊始交出的亮眼答卷,彰显了我国基础研究正在向世界科技前沿迈进。

这些成果不仅拓展了人类对自然规律的认知边界,更启示我们:唯有持之以恒的原始创新,才能在解决重大科学问题和应对全球性挑战中掌握主动权。

随着创新驱动发展战略的深入实施,中国科学家必将在国际学术舞台绽放更多精彩。