一项新的研究显示，蚂蚁复杂的种姓系统可能部分由昆虫版本的血脑屏障控制，这是一种只允许某些物质进入大脑的守门人。
蚁丘是一个精心组织的昆虫群落，分工明确，确保顺利运行。当蚁后产卵时，工蚁要么觅食，要么像士兵一样保护巢穴，蚂蚁的荷尔蒙，包括一种叫做“幼年荷尔蒙”的荷尔蒙，决定了每只蚂蚁扮演的角色。
然而，调节这些激素以塑造社会行为的潜在分子控制尚未得到很好的理解。
现在，最近的一项研究表明，血脑屏障（BBB）是保护大脑免受不需要或潜在有害物质侵害的过滤器，在此过程中发挥着作用。9月7日发表在《细胞》杂志上的研究结果表明，蚂蚁BBB调节进入大脑的激素水平，从而影响工蚁在蚁群中的作用。
在这项研究中，研究人员着手了解觅食者和士兵蚂蚁之间行为差异的基础。他们研究了这两类佛罗里达木蚁（Camponotusfloridanus）中哪些基因和蛋白质表达不同。他们发现一种分解幼年激素的酶，称为幼年激素酯酶，只存在于构成蚂蚁BBB的细胞中。
佛罗里达木蚁（Camponotusfloridanus）的任务是保卫自己的巢穴或寻找食物。（图片来源：ChaseDanimullsviaGettyImages）
他们的分析表明，士兵蚂蚁的幼年激素酯酶水平高于觅食者，因此，进入士兵大脑的激素较少。
当研究人员绕过BBB将幼年激素直接注射到士兵蚂蚁的大脑中时，蚂蚁放弃了雇佣兵的角色，开始寻找食物。当研究人员通过操纵产生幼年激素酯酶的基因来减少幼年激素酯酶的供应时，蚂蚁在社会行为上也表现出类似的转变。在没有酶分解的情况下，幼年激素到达蚂蚁的大脑并重新编程它们的行为。
以前的研究报告说，BBB可以调节昆虫大脑中的激素水平，研究共同第一作者，宾夕法尼亚大学研究员KarlGlastad在一封电子邮件中告诉LiveScience。
“然而，蚂蚁血脑屏障以一种控制如此重要行为的方式动态调节这两种工人类型之间的幼年激素这一事实绝对让我们感到惊讶，”他说。
“幼年激素进入大脑在血脑屏障水平上受到如此严格的调节是一个非常酷的发现，”洛克菲勒大学的进化生物学家DanielKronauer没有参与这项研究，他在一封电子邮件中告诉LiveScience。
为了了解这种酶是否会影响社会复杂性较低的昆虫，研究小组在果蝇（Drosophilamelanogaster）中进行实验。在果蝇BBB中打开幼年激素酯酶的基因引发了类似于蚂蚁的行为变化：转基因苍蝇寻找食物的时间比未修饰的同龄人少。
Glastad说，了解哪些因素控制最终进入蚂蚁BBB的幼年激素酯酶的量需要更多的工作。但这些发现确实突出了BBB在昆虫中未被重视的作用。他说，它不仅仅是一个被动的筛子-它是整个行为回路的主动组成部分。
为了探索其他动物是否使用类似的机制来控制哪些激素进入大脑，研究人员分析了其他实验室的已发表数据。他们发现一些激素降解酶也存在于小鼠BBB的细胞中。（在人类BBB中没有发现类似的酶，但该结构以其他方式控制激素。
“如果其他生物体中不存在其他类似的独立进化机制，那对我来说将是极其令人惊讶的，”格拉斯塔德说。
尽管Kronauer表示，他对将研究结果从昆虫扩展到哺乳动物持谨慎态度，但他承认哺乳动物中的BBB可能具有类似的系统，通过分解分子来调节大脑中的激素水平。
“但这需要更多的实验工作来弄清楚，”他说。