科技日報記者 張夢然

螞蟻社會井然有序：工蟻搬運食物，兵蟻守衛(wèi)巢穴，蟻后專注產(chǎn)卵——但這一切的基石，其實是一種極其精密的“嗅覺秩序”。它們用氣味交流、識別身份、判斷敵友，甚至決定自己該做什么工作。一旦聞不到，整個蟻群就會陷入混亂，上演一場嗅覺失聯(lián)引發(fā)的內(nèi)戰(zhàn)。

現(xiàn)在，美國紐約大學科學家在《自然》雜志上發(fā)表的一項研究，揭示了小小螞蟻“聞得清楚、各司其職”的根本原因：螞蟻大腦里的嗅覺神經(jīng)元，用一種像“生物推土機”一樣的奇特機制，確保每個神經(jīng)元只打開一個氣味受體基因，不多也不少。

這可不是小工程。因為螞蟻進化出了多達500個嗅覺受體基因。這些嗅覺基因不是零散分布，而是緊密排列成一個個長長的基因簇——最長的竟包含59個基因。如果所有基因同時開工，神經(jīng)元會信息過載，根本分不清哪種氣味來自敵人、哪種來自同伴。所以大自然必須制定一條鐵律：每個神經(jīng)元，只能激活一個嗅覺基因。

科學家為每個神經(jīng)元繪制了基因活動圖，進而看到一幅奇特的景象：有的細胞只激活基因簇的最后一個基因，有的激活最后兩個，還有的激活最后三個……像一排臺階，從末端逐級上升。這不像隨機選擇，倒像某種連鎖反應在起作用。

原來，在螞蟻的細胞里，有一臺永不停歇的“推土機”——它一旦啟動，就不會在每個基因的末端停下，而是一路碾過所有下游基因，把它們?nèi)俊皦骸边M沉默狀態(tài)。也就是說，只要某個基因被偶然選中開始表達，這臺“推土機”就會從它開始，一路向前“鏟平”所有后面的基因，讓它們無法被激活。

但這還沒完。被選中的那個基因還會“反向開工”，制造一段反向RNA，像一輛倒著開的“推土機”，把上游的所有基因也統(tǒng)統(tǒng)封印。這樣一來，整個基因簇中，就只剩下它自己能“發(fā)聲”。

這聽起來不怎么經(jīng)濟。但大自然不在乎效率，它只在乎結(jié)果——只要管用，就能留下來。

令人驚嘆的是，這種“推土機”機制竟然在人類身上也有影子。譬如我們大腦中負責神經(jīng)連接的原鈣粘蛋白基因，同樣遵循“每個神經(jīng)元只表達一個基因”的規(guī)則，而且也用反義RNA來抑制“鄰居”。

螞蟻和人類的演化分道揚鑣已超過5億年，卻在面對類似問題時，不約而同地發(fā)明了相似的解決方案——這正是趨同進化的奇妙之處。