蜜蜂社會分工精細的神秘之源
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蜜蜂的社會是一種資源共享、精確分工和相互交流的高度結構化群體。而弄清楚這種高級組織狀態是如何由單一生活方式進化而來的一直是生物學家關注的問題。在新近出版的PLoSBiology（《科學公共圖書館-生物學專輯》）上，從事蜜蜂社會行為研究的科學家取得了重大進展，確定了一種與蜜蜂社會性緊密相關的基因“計時器”。
加州大學戴維斯分校昆蟲學系MindyNelson、亞利桑那州立大學生命科學系 KateIhle、RobertPageJr.和GroAmdam等人，利用2006年10月發布最新的蜜蜂基因組序列，揭示出一種可控制蜜蜂多種社會性特征的單個基因——卵黃蛋白原。這種科學家最初認為在昆蟲繁殖中起作用的基因是許多昆蟲卵細胞發育所必需的。 蜜蜂家族中的不同社會分工是由年齡、性別和地位決定的。繁殖主要由蜂王和雄蜂完成，而沒有生殖能力的雌蜂成為工蜂，履行其他所有維持群體所必需的工作。工蜂在剛成年時的任務是照顧幼蟲和在蜂巢中完成多種多樣的工作，而3周之后，他們將從做“家務事”轉變為外出覓食，而這種覓食事實上也分工為花粉和花蜜采集。
科學家逐漸發現卵黃蛋白原支持著與繁殖無關的一系列功能，因此開始懷疑由該基因合成的蛋白質可能影響著蜜蜂的社會功能的逐漸發育。比如，工蜂負責合成卵黃蛋白原，用于制造喂養幼蟲的蜂王漿。此外，卵黃蛋白原還能通過減少氧化應激（OxidativeStress）延長工蜂和蜂王的壽命。 科學家發現，隨著工蜂的工種發生變化，不但它們的復雜行為同時發生了轉變，而且它們在生理上也發生了變化：保幼激素水平升高，而卵黃蛋白原水平降低。他們推測，這兩種生理因素在相互制約，從而引起了蜜蜂行為的變化。在工蜂的生命早期，卵黃蛋白原壓制住了保幼激素，阻礙工蜂從巢內工種向野外工種轉變，后來則剛好相反，保幼激素壓制住了卵黃蛋白原，以確保工蜂不會重新回到巢內工作。此外，之前的一項研究還表明，早期卵黃蛋白原基因表達的改變將培育出工蜂專門采集花粉或者花蜜的選擇性行為。 為了檢驗卵黃蛋白原基因對蜜蜂的多重作用，研究人員利用RNA干擾技術阻礙卵黃蛋白原基因表達。通過將注射了卵黃蛋白原雙鏈短 RNA（dsRNA）產物的蜜蜂與控制組進行比較發現，實驗組工蜂的卵黃蛋白原保持在很低的水平，而且在更“年輕”時就開始外出覓食。此外，這些工蜂表現出對花蜜的偏愛，表明了先天遺傳傾向花蜜的工蜂具有較低的卵黃蛋白原水平，而傾向于花粉的則相反。同時，缺乏卵黃蛋白原的工蜂壽命比控制組更短。 研究人員的結論就是：卵黃蛋白原通過影響工蜂的勞動分工和覓食傾向控制著蜜蜂社會的組織結構，它控制著蜜蜂開始外出覓食的時間、壽命和覓食的種類。由于目前的研究方法無法區分出卵黃蛋白原和保幼激素的獨立影響，研究人員認為這兩種影響因素應該是一種協調合作關系，共同起著調節作用。由于蜜蜂的這種合作關系在昆蟲中并不常見，因此研究人員推測，蜜蜂的社會行為源于卵黃蛋白原和保幼激素關系的相互轉換。這也支持了這樣一種觀點，即通常用于控制雌性繁殖的因素有可能促進由單一生活方式向復雜社會行為轉變。
來源：科學網
加州大學戴維斯分校昆蟲學系MindyNelson、亞利桑那州立大學生命科學系 KateIhle、RobertPageJr.和GroAmdam等人，利用2006年10月發布最新的蜜蜂基因組序列，揭示出一種可控制蜜蜂多種社會性特征的單個基因——卵黃蛋白原。這種科學家最初認為在昆蟲繁殖中起作用的基因是許多昆蟲卵細胞發育所必需的。 蜜蜂家族中的不同社會分工是由年齡、性別和地位決定的。繁殖主要由蜂王和雄蜂完成，而沒有生殖能力的雌蜂成為工蜂，履行其他所有維持群體所必需的工作。工蜂在剛成年時的任務是照顧幼蟲和在蜂巢中完成多種多樣的工作，而3周之后，他們將從做“家務事”轉變為外出覓食，而這種覓食事實上也分工為花粉和花蜜采集。
科學家逐漸發現卵黃蛋白原支持著與繁殖無關的一系列功能，因此開始懷疑由該基因合成的蛋白質可能影響著蜜蜂的社會功能的逐漸發育。比如，工蜂負責合成卵黃蛋白原，用于制造喂養幼蟲的蜂王漿。此外，卵黃蛋白原還能通過減少氧化應激（OxidativeStress）延長工蜂和蜂王的壽命。 科學家發現，隨著工蜂的工種發生變化，不但它們的復雜行為同時發生了轉變，而且它們在生理上也發生了變化：保幼激素水平升高，而卵黃蛋白原水平降低。他們推測，這兩種生理因素在相互制約，從而引起了蜜蜂行為的變化。在工蜂的生命早期，卵黃蛋白原壓制住了保幼激素，阻礙工蜂從巢內工種向野外工種轉變，后來則剛好相反，保幼激素壓制住了卵黃蛋白原，以確保工蜂不會重新回到巢內工作。此外，之前的一項研究還表明，早期卵黃蛋白原基因表達的改變將培育出工蜂專門采集花粉或者花蜜的選擇性行為。 為了檢驗卵黃蛋白原基因對蜜蜂的多重作用，研究人員利用RNA干擾技術阻礙卵黃蛋白原基因表達。通過將注射了卵黃蛋白原雙鏈短 RNA（dsRNA）產物的蜜蜂與控制組進行比較發現，實驗組工蜂的卵黃蛋白原保持在很低的水平，而且在更“年輕”時就開始外出覓食。此外，這些工蜂表現出對花蜜的偏愛，表明了先天遺傳傾向花蜜的工蜂具有較低的卵黃蛋白原水平，而傾向于花粉的則相反。同時，缺乏卵黃蛋白原的工蜂壽命比控制組更短。 研究人員的結論就是：卵黃蛋白原通過影響工蜂的勞動分工和覓食傾向控制著蜜蜂社會的組織結構，它控制著蜜蜂開始外出覓食的時間、壽命和覓食的種類。由于目前的研究方法無法區分出卵黃蛋白原和保幼激素的獨立影響，研究人員認為這兩種影響因素應該是一種協調合作關系，共同起著調節作用。由于蜜蜂的這種合作關系在昆蟲中并不常見，因此研究人員推測，蜜蜂的社會行為源于卵黃蛋白原和保幼激素關系的相互轉換。這也支持了這樣一種觀點，即通常用于控制雌性繁殖的因素有可能促進由單一生活方式向復雜社會行為轉變。
來源：科學網
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