雌性蜜蜂可能会传递“利他”基因

蜜蜂是自然界中团队合作的典范，它们有着复杂的社会和蜂巢，能够产生足够的能量来产生电荷。它们似乎也是少数表现出独特利他主义特征的动物之一，这种特征是遗传的。这项研究于 9 月 25 日发表在《分子生态学》杂志上。

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为蜂王付出一切

根据美国心理学会的说法，人类通过牺牲自己利益来造福他人的行为来展现利他主义。一些心理学家认为这是人类独有的特质，在动物身上研究它需要不同的理解框架。动物的认知水平不同，因此促使人类利他的原因可能与影响蜜蜂等动物表现出利他行为的原因不同。

在这项新研究中，研究人员首先研究了工蜂的随从行为背后的遗传学。随从行为是工蜂照顾蜂王的行为，例如喂食或梳理蜂王。据信，这种行为是由特定信息素引发的，工蜂总是雌性。

工蜂接触到蜂王的颚部信息素 (QMP) 后，它们会使自己的卵巢失去活性。然后它们帮助将 QMP 传播给其他工蜂，并且只照顾蜂王产下的卵。昆虫学家认为这种行为是“利他行为”，因为它有利于蜂王产下后代，而工蜂则保持不育状态。

蜂王通常也是蜂巢中所有或大部分蜜蜂的母亲。使工蜂更容易接受蜂王信息素和随从行为的基因可以从雌性或雄性亲本遗传下来。然而，只有当基因从雌性蜜蜂亲本遗传下来时，它们才会产生利他行为。

“人们通常认为不同的表型是基因序列或环境差异的结果。但这项研究表明，这不仅仅是基因本身的差异——而是基因从哪个父母那里遗传而来，”研究合著者、宾夕法尼亚州立大学博士候选人 Sean Bresnahan 在一份声明中说。“从昆虫从母亲那里获得基因的本质来看，无论基因序列是什么，它的行为都可能与从父亲那里获得的基因副本不同。”

基因之战

这项研究支持了“基因内冲突亲属关系理论”。该理论认为，母亲和父亲的基因在支持和不支持哪些行为方面存在冲突。先前的研究表明，雄性基因可以支持哺乳动物、植物和蜜蜂的自私行为。这项新研究是已知的第一项研究，表明雌性可以通过基因将利他行为传递给后代。

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工蜂通常有同一个母亲，但有不同的父亲，因为蜂王会与多只雄蜂交配。这意味着工蜂之间会共享更多来自母亲的基因。

“这就是为什么基因内冲突的亲属关系理论预测从母亲那里遗传的基因将支持蜜蜂的利他行为，”Breshnahan 说。“工蜂从帮助母亲和姐妹而不是与她们竞争中获益更多，因为她们携带的工蜂基因副本比她自己繁殖的要多。相比之下，在雌性只交配一次的物种中，预测支持利他行为的是父亲的基因。”

确定冲突网络

为了更仔细地观察，该团队杂交了六种不同血统的蜜蜂。布雷斯纳汉说，这在哺乳动物或植物中相对容易做到，但在昆虫中则比较困难。他们利用德克萨斯农工大学的合著者朱莉安娜·兰格尔和宾夕法尼亚州立大学推广部的罗宾·安德伍德的蜜蜂育种专业知识来创造这些种群。

一旦蜜蜂种群成功杂交，并且后代长大到足够大，研究小组就会评估工蜂对引发随从行为的信息素的反应性。

“因此，我们可以为父母开发个性化的基因组，然后将工蚁的基因表达映射回每个父母，并找出哪个父母的基因副本正在表达，”布雷斯纳汉说。

研究小组确定了存在这种基因组内冲突的基因调控网络，发现更多具有亲本偏向的基因得到表达。这些网络由先前的研究表明与随从行为相关的基因组成。

“观察基因组内冲突非常困难，因此很少有研究探讨它在行为和其他特征变异中的作用，”研究合著者、宾夕法尼亚州立大学昆虫学家克里斯蒂娜·格罗辛格 (Christina Grozinger) 在一份声明中表示。“这是我们发现的第三个基因组内冲突导致蜜蜂变异的行为，这表明基因组内冲突可能塑造了蜜蜂和其他物种的多种特征。”

研究团队希望这项研究能够为更多研究其他动物和植物的基因组内冲突提供蓝图。