1月29日，华南师范大学生命科学学院昆虫科学与技术研究所李胜教授团队联合中国科学院分子植物科学卓越创新中心詹帅团队等，在Science发表了题为“Nutritional specialization and social evolution in woodroaches and termites”（木食性蟑螂和白蚁的营养特化与社会性演化）的研究论文。该论文聚焦蜚蠊目中具有双亲抚育的木食性蟑螂和具有同胞利他行为的白蚁，发现营养特化驱动了不同社会性行为策略的产生，并阐明了白蚁品级分化的遗传机制，为理解昆虫社会性行为的形成机制提供了一个崭新的框架。
梦境揭示科学真理
昆虫社会性表现为亲代抚育和品级分化，即通过同胞间的利他行为延伸为生殖分工。这种适应性创新导致了完全变态类群——膜翅目昆虫（蚂蚁、蜜蜂和寄生蜂等）的适应性辐射，并得到大量的学术关注。然而，社会性行为虽然也在蜚蠊目中独立起源（白蚁等），且起源更早，但相关研究却被长期忽视。重要的是，社会性起源在蜚蠊目中与杂食性到木食性的转变同时发生，为研究社会性起源提供了独特的模型。
研究团队选取蟑螂-白蚁演化中关键节点的代表性物种，获得了三种蟑螂、一种半社会性木蟑螂以及四种社会性白蚁的高质量基因组，并结合关键物种不同发育时期的转录组数据，通过比较研究木蟑螂与白蚁，揭示了社会性演化的驱动因素，绘制了从杂食性独居蟑螂到具有不同社会性程度的白蚁的基因演化图谱，为深入理解昆虫适应性性状的创新提供了重要见解。
这是华南师大以第一单位全程主导发表Science论文，对于学校和李胜团队而言都有着里程碑式的意义。李胜坦言，全程主导意味着从课题构想、研究设计到内容撰写、多方协调，所有关键环节都由华师团队把控，“所有的科学问题都是我们自己提出，核心实验也都是我们团队主导完成，这种自主创新的突破，比单纯参与合作更有分量。”
多年来，李胜团队深耕蜚蠊目昆虫的研究，其中一个关键的学术发现，成为了开启这项研究的契机：“美洲大蠊与白蚁的亲缘关系，比与大家熟知的德国小蠊还要更近”，这种近缘关系让团队意识到，美洲大蠊正是衔接蟑螂独居特性与白蚁复杂社会行为的最佳研究载体。而白蚁的演化本身也具备不可替代的独特性，“昆虫社会性的核心是生殖分工与利他行为，白蚁的演化恰好与杂食性到木食性的转变同步发生，这在自然界中是独一无二的。”李胜解释道。
团队自身的研究积累，更让这个“冷门选题”从构想落到了实处。李胜补充道：“我们已经掌握了蜚蠊目昆虫的基因特征和研究方法，同一目的白蚁（蜚蠊目）作为蟑螂的近缘类群，研究起来自然顺理成章。”自身优势、独特模型和学术空白的三重契合，让他们毫不犹豫地锁定了这一课题。
在李胜看来，“抚育实验”是本次研究中“最精彩的部分”，而这个关键实验的灵感，源于李胜的一场梦境。“有一次参观白蚁培养后很受启发。没想到当天晚上做梦，突然想到可以反过来设计实验——用不同比例的工蚁去照顾幼蚁，看看会发生什么。”李胜回忆。醒来后，他立刻把这一想法告诉了负责实验的学生，尝试在实验中设置“多只工蚁照料”和“少数工蚁照料”的对比组。
实验结果完美印证了他的猜想：白蚁幼蚁的发育和品级分化，完全由工蚁的抚育强度决定——抚育过多会导致保幼激素累积，抑制卵巢和翅芽发育，最终成为不育的“工蚁”；而抚育适度时，幼蚁才有可能发育为生殖蚁。这个充满偶然性的灵感，最终验证了白蚁“抚育行为—激素调控—品级分化”的发育链条，为解释社会性昆虫的分工现象提供了核心证据。
中国工程院院士吴孔明研究员指出，该研究提出的“营养-信号通路协同演化”模型，不仅解释了白蚁这一“超个体”社群如何实现稳态运行，更为我们理解包括其他昆虫、乃至哺乳动物在内的社会性演化普遍规律，提供了一个强大的全新理论框架。这项研究标志着社会生物学进入一个可在明确生态背景下追溯与解析基因演化机制的新阶段。
带着侠气做科研
重磅成果的背后，是团队跨越国界的攻坚与协作。为获取关键样本，团队成员的足迹遍及哥伦比亚、澳大利亚等多个国家和地区，“很多物种中国没有，我们只能联合当地合作者一起寻找，过程充满了未知。”李胜回忆道。尽管寻找样本的过程困难重重，李胜和团队成员依然坚持不放过任何一丝线索。最终，团队联合全球多个地区的合作者，历时近两年集齐了研究所需的样本。
“合作的核心是诚信与尊重，要让每个团队的优势都能充分发挥。”作为项目主导者，李胜整合了中国科学院、哥本哈根大学、悉尼大学等国内外团队的优势资源。国内团队擅长分子机制验证和基因组分析，国外团队在理论构建和生态演化分析上独具优势，在李胜的组织下，各团队紧密配合、各司其职。
在撰写论文的过程中，与哥本哈根大学的合作让李胜记忆犹新。“Koos Boomsma教授已70多岁高龄，却依然保持着极高的科研热情。”7小时的时差也意外成了研究的加速器，“我常常深夜写完初稿发给他，第二天就能收到他的修改意见，不浪费一点时间，文章很快就改好了。”李胜笑着说。
在团队成员眼中，李胜不仅是学术领路人，更有着“侠气”与巧思。他会在过年时陪着留校的学生探讨工作，还会根据每个人的研究背景和兴趣，指导团队成员选择不同的研究课题，既保证团队研究方向的连贯性，又让每个人都能找到自己的研究兴趣和核心竞争力。
李胜的“侠气”还带着浓浓的文化情怀，他会用充满中国文化韵味的方式为新发现命名。在兰花螳螂研究中，他将色素转运蛋白命名为“Redboy（红孩儿）”，在另一研究中新发现的基因则被他取名为“Fuxi（伏羲）”，蕴含文化典故的命名让严肃的科研更具温度，也助力中华优秀传统文化出海。团队的相关成果被BBC和《纽约时报》等国际媒体报道，让世界看到中国科研与文化的双重魅力。“这些经典的文化符号，国际学界也能理解，这也算一种特殊的文化输出。”李胜笑道。
“做科研要耐得住‘冷板凳’，更要守得住初心。”回顾多年的科研经历，李胜感慨道，基础研究没有捷径，唯有坚持兴趣、深耕不辍，才能在未知领域有所突破。他寄语青年学子，“科研道路上，兴趣是动力，坚持是关键，要学会在积累中寻找突破，在协作中共同成长。”
据悉，华师昆虫科学与技术研究所李胜教授为本文末位责任通讯作者，领导了整个研究项目。中国科学院分子植物科学卓越创新中心詹帅研究员、哥本哈根大学Jacobus J. Boomsma教授、悉尼大学Nathan Lo教授为本文共同通讯作者。华师昆虫科学与技术研究所崔莹莹副研究员、刘方方助理研究员、袁冬伟副研究员、廖明韬博士后、李昭昕博士后、栾云霞研究员为本文共同第一作者。本研究得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金等项目的资助。
文|记者 孙唯
图|学校提供