科学家发现了一种在蚂蚁“血脑屏障”中的酶，它可以帮助控制蚂蚁最终成为士兵还是工蚁。
一项新研究揭示，蚂蚁复杂的等级制度可能部分受到昆虫版本的血脑屏障的控制，这是一个守门人，只能让某些物质进入大脑。
蚂蚁丘是一个精细组织的昆虫社区，具有明确的劳动分工，以确保顺畅运作。虽然蚁后产卵，工蚁要么采集食物，要么保护巢穴作为兵蚁，蚂蚁的激素，包括一种称为“幼虫激素”的激素，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分子控制机制并不为人所熟知。
现在，最近的一项研究表明，血脑屏障这个过滤器，它保护大脑免受不需要或潜在有害的物质，也在这一过程中发挥作用。这项发现发表在9月7日的《细胞》杂志上，表明蚂蚁的血脑屏障调节进入大脑的激素水平，从而影响工蚁在群落中的角色。
在这项研究中，研究人员旨在了解工蚁和兵蚁之间行为差异的基础。他们调查了哪些基因和蛋白质在两类工蚁——佛罗里达州木工蚂蚁(Camponotus floridanus)中的表达存在差异。他们发现，一种被称为幼虫激素酯酶的降解幼虫激素的酶，仅存在于构成蚂蚁血脑屏障的细胞中。
他们的分析表明，兵蚁的幼虫激素酯酶水平比工蚁高，因此，较少的激素进入兵蚁的大脑。
当研究人员直接将幼虫激素注入兵蚁的大脑，绕过血脑屏障时，蚂蚁放弃了他们的雇佣兵角色，开始寻找食物。研究人员通过操纵产生它的基因，减少幼虫激素酯酶的供应，蚂蚁的社会行为也会发生类似的转变。没有酶来降解它，幼虫激素到达蚂蚁的大脑，重新编程了它们的行为。
之前的研究曾报道过，血脑屏障可能调节昆虫大脑中的激素水平，研究共同第一作者、宾夕法尼亚大学的研究人员Karl Glastad说。“然而，蚂蚁血脑屏障在这两种工蚁类型之间动态调节幼虫激素的方式，以控制如此重要的行为，对我们来说确实是意外的。”
“蚂蚁血脑屏障如此紧密地控制幼虫激素进入大脑，这是一个非常棒的发现，”洛克菲勒大学的进化生物学家、不参与这项研究的Daniel Kronauer说。
为了探索是否其他动物也使用类似机制来控制激素进入大脑，研究人员分析了其他实验室发表的数据。他们发现，一些降解激素的酶也存在于小鼠血脑屏障的细胞中。(类似的酶在人类血脑屏障中尚未发现，但这种结构通过其他方式控制激素。)
Glastad说，了解什么因素控制幼虫激素酯酶进入蚂蚁血脑屏障需要更多的工作。但这些发现确实突显了血脑屏障在昆虫中一个未被重视的作用。它不仅仅是一个被动的筛子，它是整个行为回路的一个主动组成部分。“如果其他类似的独立进化机制在其他生物中不存在，那对我来说将非常令人惊讶。”
Kronauer说，他对将昆虫的发现推广到哺乳动物持谨慎态度，但他承认哺乳动物的血脑屏障可能也有类似的系统，通过降解分子来控制大脑中的激素水平。“但这需要更多的实验工作才能弄清楚。”
