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蜜蜂社会分工精细的神秘之源

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老蜂 发表于 2016-5-8 22:40:09 | 显示全部楼层 |阅读模式
蜜蜂是社会是一种资源共享、精确分工和相互交流的高度结构化群体。而弄清楚这种高级组织状态是如何由单一生活方式进化而来的一直是生物学家关注的问题。在新近出版的PLoSBiology(《科学公共图书馆一生物专缉》)上,从事蜜蜂社会行为研究的科学家取得了重大进展,确定了一种与蜜蜂社会性紧密相关的基因“计时器”。加州大学戴维斯分校昆虫学系MindyNelson、亚利桑那州立大学生命科学系Katelhle、RobertPagejr和GroAmdam等人,利用2006年10月发布最新的蜜蜂基因组序列,揭示出一种可控制蜜蜂多种社会性特征的单个基因——卵黄蛋白原。这重科学家最初认为在昆虫繁殖中起作用的基因是许多昆虫卵细胞发育所必需的。蜜蜂家族中的不同社会分工是由年龄、性别和地位决定的。繁殖主要由蜂王和雄蜂完成,而没有生殖能力的雌蜂成为工蜂,履行其他所有维持群体所必需的工作。工蜂在刚成年时的任务是照顾幼虫和在蜂巢中完成多种多样的工作,而3周之后,他们将从做“家务事”转变为外出觅食,而这种觅食事实上也分工为花粉和花蜜采集。科学家逐渐发现卵蛋白原支持着与繁殖无关的一系列功能,因此开始怀疑由该基因合成的蛋白质可能影响着蜜蜂的社会功能的逐渐发育。比如,工蜂负责合成卵黄蛋白原,用于制造喂养幼虫的蜂王浆。此外,卵黄蛋白原还能通过减少氧化应激(Oxida-tiveStress)延长工蜂和蜂王的寿命。科学家发现,随着工蜂的工种发生变化,不但它们的复杂行为同时发生了转变,而且它们在生理上也发生了变化:保幼激素水平升高,而卵黄蛋白原水平降低。他们推测,这两种生理因素在相互制约,从而引起了蜜蜂行为的变化。在工蜂的生命早期,卵黄蛋白原压制住了保幼激素,阻碍工蜂从巢内工种向野外工种转变,后来则刚好相反,保幼激素压制住了卵黄蛋白原,以确保工蜂不会重新回到巢内工作。此外,之前的一 项研究还表明,早期卵黄蛋白原基因表达的改变将培育出工蜂专门采集花粉或者花蜜的选择性行为。为了检验卵黄蛋白原基因对蜜蜂的多重作用,研究人员利用RNA干扰技术阻碍卵黄蛋白原基因表达。通过将注射了卵黄蛋白原双链短RNA(dsRNA)产物的蜜蜂与控制组进行比较发现,实验组工蜂的卵黄蛋白原保持在很低的水平,而且在更“年轻”时就开始外出觅食。此外,这些工蜂表现出对花蜜的偏爱,表明了先天遗传倾向花粉的工蜂具有较低的卵黄蛋白原水平,而倾向于花粉的则相反。同时,缺乏卵黄蛋白原的工蜂寿命比控制组更短。研究人员的结论就是:卵黄蛋白原通过影响工蜂的劳动分工和觅食倾向控制着蜜蜂社会的组织结构,它控制着蜜蜂开始外出觅食的时间、寿命和觅食的种类。由于目前的研究方法无法区分出卵黄蛋白原和保幼激素的独立影响,研究人员认为这两种影响因素应该是一种协调合作关系,共同起着调节作用。由于蜜蜂的这种合作关系在昆虫中并不常见,因此研究人员推测,蜜蜂的社会行为源于卵黄蛋白原和保幼激素关系的相互转换。这也支持了这样一种观点,即通常用于控制雌性繁殖的因素有可能促进由单一生活方式向复杂社会行为转变。 来源科学网



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