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20世紀70年代，作為一名本科生，瓊·斯特拉斯曼的時間分配在寫作短篇小說和圍攻她的導師、社會生物學家迪克·亞歷山大（Dick Alexander）的辦公室之間。她堅持每週五與他會面討論研究，這個安排現在她認為可能有點強加於人。“他會給我很多閱讀材料，”她回憶道，“這會花我很長時間。我會夜以繼日地完成它，也許這是他的策略——也許他希望我會取消或者什麼。”但是這種高度的專注成為了她對社會性昆蟲進行開創性研究的標誌之一。
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在德克薩斯大學奧斯汀分校的研究生院，斯特拉斯曼開始研究生活在等級制度殖民地中的黃蜂，從主校區附近一個拖拉機棚裡茁壯成長的巢穴開始。“我真的計劃研究其他東西，其他一些社會性生物，比如地松鼠，”現在在聖路易斯華盛頓大學的斯特拉斯曼說。“大家都知道我實際上很怕黃蜂。”但在一次挑戰中，她和一位朋友冒險進入棚屋，用不同的油漆點在每隻黃蜂身上塗上不同的識別點，這是研究昆蟲群體社會動態的標準準備工作。然後她只是開始觀察它們。並且不斷觀察它們。
她並不孤單。生活在合作群體中的昆蟲——螞蟻、白蟻以及一些黃蜂和蜜蜂——一個多世紀以來一直讓科學家著迷，因為它們提出了一個進化難題。達爾文字人認為它們的生活方式是對他的思想的挑戰。進化論似乎預測每個個體都會努力傳遞自己的特徵，但在一個群體中，實際上只有極少數的昆蟲能夠繁殖：蜂后及其配偶。其餘的則放棄了自己為基因庫做出貢獻的機會，而是照顧其他人的後代。這種被稱為真社會性的生活方式是如何進化的？現代工蜂或黃蜂的祖先放棄自主權怎麼會有意義呢？這在生物學上似乎是不可思議的。
然而，就在斯特拉斯曼上大學的時候，生物學家開始理解社會性昆蟲如何融入進化論的框架。在一篇開創性的論文中，W.D.漢密爾頓提出，合作在擁有足夠多相同基因的近親個體中可能是有意義的。如果一隻擁有未婚姨媽幫助者的蜜蜂產生了兩倍於其可能產生的後代，那麼這種安排對於非繁殖助手來說在進化上是有意義的，因為非繁殖助手間接地傳遞了其基因。但是隨著親緣關係的下降，這種好處會減少，因此真社會性只會出現在近親之間。
斯特拉斯曼在她拖拉機棚的黃蜂身上發現了漢密爾頓觀點的明確證據。當一個巢被摧毀時，其成員會分散到姐妹巢穴，其模式反映了它們與蜂后的親緣關係。每隻黃蜂只會服務於與其關係最密切的領導者。在接下來的20年裡，斯特拉斯曼與她的丈夫兼合作者大衛·奎勒（David Queller）繼續研究黃蜂，他們揭示了親緣關係如何塑造社會性昆蟲行為的許多其他細節，包括當多個蜂后統治時群體如何保持高度親緣關係，以及如何將工蜂變成蜂后。
然而，大約17年前，這對夫婦開始轉向一種新的模式生物，即變形蟲Dictyostelium discoideum。他們懷疑這種不尋常的生物可以為合作的動態提供新的見解。在飢餓的時候，這些生活在土壤中的變形蟲會聚集在一起，建造一個高出地面的塔，它們從塔上將孢子散佈到其他更適宜居住的地方。大約20%的群體會犧牲自己用身體建造塔，其餘的則利用它來傳播自己的基因。
《量子雜誌》與斯特拉斯曼討論了社會性昆蟲的進化、蜂后黃蜂的秘密生活，以及她從單細胞生物中學到的關於合作的知識。以下是經過編輯和濃縮的採訪版本。
量子雜誌：你開始研究社會性黃蜂時，科學家們正在爭論真社會性的起源。那是什麼樣的？
瓊·斯特拉斯曼：那是一段非常激動人心的時期。W.D.漢密爾頓的論文於1964年發表，但直到20世紀70年代初我上大學時才真正受到重視。他概述了一種叫做包容性適應度的框架，它是個人行為對其自身和他人的繁殖影響的總和。最終，它是衡量個人行為對下一代基因表達的影響的指標。
你會幫助親戚，因為他們和你分享基因。但這並不像看起來那麼簡單。人們常常表現得好像你總是會比堂兄表弟更多地幫助兄弟姐妹，等等，但是成本和收益真的至關重要。例如，除非你的幫助會使她們的後代數量至少增加一倍，否則你不會幫助那些與你分享一半基因的姐妹。
使用分子技術很容易評估親緣關係。然而，要評估成本和收益，就需要你真正瞭解個體在其自然棲息地中的生物學特性。我和戴夫寫了一篇論文，闡述了社會性昆蟲從聯合力量中獲得的兩個主要好處：堡壘防禦，兩個人可以比一個人更好地守衛，特別是如果你們住在一個開口很小的巢穴中；以及人壽保險，如果你們中的一個死了，另一個則確保你們孩子的生存。堡壘防禦和人壽保險是合作可能對社會性昆蟲有利的兩個主要原因。
是否存在使真社會性更容易產生的行為或特徵？
是的——它們實際上是眾所周知的。社會性昆蟲的祖先是寄生性黃蜂。作為寄生蟲，你不想讓你的宿主生病，直到你要殺死它為止，所以這些黃蜂作為幼蟲實際上並不排便。它們只是把它們憋在裡面。社會性昆蟲也是如此——你真的不想在巢裡排便。你如何在社會性生物中控制排洩物是一個非常重要的問題。
然後是母性照料。一隻獨居的黃蜂會麻痺它的獵物，並在上面產卵以供其後代食用。真社會性進化的下一步是女兒們和媽媽待在一起，幫助她撫養更多的孩子。這可能是出於人壽保險或堡壘防禦的原因。這很合理。
有一段時間，人們認為真社會性可能純粹來自於無關個體的聚集。許多黃蜂物種在聚集地中一起築巢。你可以在溪流、沙丘和許多不同的地方的岸邊看到它們。
但是這些聚集本質上是自私的。一群黃蜂中間的黃蜂比單獨行動的黃蜂受傷的可能性更小——這就是那裡的回報。這些聚集永遠不會導致真社會性。你只能透過所謂的亞社會途徑獲得真社會性，在這種途徑中，女兒們與母親待在一起，所以她們已經高度相關。
你放棄了黃蜂而選擇了一種單細胞生物。這是一個巨大的飛躍。大多數人不會在職業生涯中期改變模式生物。
這有點瘋狂。特別是考慮到我們一直在托斯卡納研究黃蜂。我們懂義大利語，我們用義大利語講課，我們在那裡有很多非常好的朋友……是的。這太瘋狂了！
變形蟲一定做了非常驚人的事情才讓你改變。
所有研究社會性昆蟲的人都知道Dictyostelium，因為它具有獨居階段和社會階段。單細胞透過吞噬細菌進食，它們生活在土壤中，等等。但是當它們飢餓時，它們會聚集並形成一個多細胞體，該多細胞體向光線爬行，並最終合併成一個叫做子實體結構。大約20%的細胞形成一個莖。其餘的細胞流到頂部並形成孢子，然後孢子被分散。從概念上講，這可以被視為類似於社會性昆蟲的群體。莖是工蜂——它們沒有繁殖能力，但我們認為它們增強了孢子的傳播。
但是如果那個多細胞體中的Dictyostelium細胞並非在基因上完全相同，那麼有些是否會為與它們毫無共同之處的其他細胞犧牲自己？你知道我告訴過你，群體進化出真社會性的唯一方法是女兒與母親待在一起嗎？你從聚集中獲得真社會性的想法似乎真的很錯誤。那裡應該有太多的衝突。誰會死，誰會成為孢子，等等。有一些顯而易見的問題要問。
1998年，科學家們對Dictyostelium基因組進行了測序，但尚未發表。我們知道我們可以掠奪它進行親緣關係分析。我和戴夫只是覺得，“哇，我們想到了這一點——如果別人而不是我們做這件事，我們會覺得自己像個傻瓜。”
那麼你做了什麼？
我上網發現有一個Dictyostelium電子郵件列表。我只是開始釋出問題。我想知道兩種不同的菌株是否仍然會一起形成子實體。
我們做的第一項研究發現，不同的菌株確實會混合，而且它們會作弊。兩種不同的菌株不會對孢子和莖做出相同的貢獻。其中一種正在利用另一種。所以這是一個觀察社會性生物的好方法。
為什麼這使它們成為一個好的模型？
因為存在衝突——社會競爭。
衝突如何在社會性生物中得到控制是進化研究的一個主要課題。在真社會性生物中，控制衝突——例如透過種姓，這使得誰應該讓位於誰非常清楚——允許它們生活在一起。
在Dicty中，一些人利用另一些人，我們可以提出關於它們如何管理衝突以允許這種社會形式繼續存在的問題。
讓Dicty真正具有吸引力的是，我們可以在機制層面上提出“為什麼？”，因為我們可以敲除基因並做細胞生物學家所做的所有事情。這對我們來說太棒了。我們發現，如果失活，將導致Dicty菌株開始作弊的基因超過100個。這表明Dicty中社會性的遺傳學是複雜的。
現在我們正在進入細菌領域。我們發現了細菌和Dicty之間一些瘋狂的關係：例如，Dictyostelium實際上似乎在為自己消費而養殖細菌！所以我們根本沒有研究黃蜂了。這令人傷心但卻是事實。
現在你們正在嘗試定義“生物”的含義嗎？
我們認為，真正定義構成生物的關鍵特徵從未被恰當地完成。人們曾提出一些要求，比如“遺傳統一性”、“所有部分相互連線”和“單細胞瓶頸”——這意味著生物存在一個階段，僅由單個細胞構成。
這些要求沒有一個真正站得住腳——例如，植物就沒有單細胞瓶頸。研究粘菌（Dicty）時，你會意識到大多數生物學家是多麼的目光短淺。他們被極少數的生物所矇蔽。如果你想思考什麼是生物，就不能從老鼠開始。不能！你必須從，嗯，生物膜算不算生物？如果是，為什麼？如果不是，為什麼不是？
我和戴夫提出的觀點——這主要是戴夫的功勞——是，構成生物的關鍵在於，它擁有最高水平的合作和最低水平的衝突。如果各個部分（無論它們是什麼）在很大程度上是合作的，並且無論曾經存在什麼衝突都得到了控制，那麼它就是一個生物。我們計劃就此寫一本書。
我最喜歡的例子是葡萄牙戰艦。他們說它不是一個生物，而是許多小生物的集合體。不——它是一個生物！很抱歉，我必須這麼說！
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