蜜蜂社会的运作方式

蜜蜂社会的运作方式

蜂巢里有成千上万只基因相似的雌蜂。有些雌蜂负责哺育蜂王和蜂卵,而有些则飞出去寻找花粉和花蜜。几十年来,科学家们都知道蜜蜂随着年龄的增长会承担新的工作,但最近一组研究人员发现,蜜蜂 DNA 上的化学标签在决定它们的职业道路方面起着重要作用。

这些标签通常是甲基,它们控制着基因表达,进而影响生物体的行为。亚利桑那州立大学生物学家格罗·阿姆丹说,化学标签及其诱导的行为似乎都是可逆的。例如,如果蜂巢需要,觅食蜜蜂可以成为护士。人类也携带可能影响其行为的表观遗传标签。科学家在自杀的儿童虐待受害者身上发现了附着在应激激素受体基因上的甲基。如果蜜蜂的这些化学线索能够改变,科学家也许能为患有心理创伤、情绪障碍和学习障碍的人找到新的治疗方法。

花期
为了利用增加的可用食物,通常会成为保姆的幼蜂会立即发展成为觅食蜂,这种转变通过其表观遗传标签的变化来反映。

基数人口
一个蜂巢平均有 10,000 到 50,000 只工蜂。在任何时候,觅食蜂都占到蜂群劳动力的 30% 左右,但这一比例可能会根据环境因素而变化。

蜂拥效应
当蜂王变老时,她会带着一群主要负责看护的蜜蜂逃离蜂巢,把整个蜂群及其幼虫留给她的继任者。一些觅食蜂和自由蜂随后会转而负责看护。在一项实验室实验中,当蜂巢一半的蜜蜂被带走后,只有 10% 的觅食蜂会成为看护蜂。科学家表示,脆弱性可能会阻止许多觅食蜂进行转变。觅食蜂天生就很脆弱,以保护蜂群:它们通常会死在野外,而不是把感染或毒素带回蜂巢。

女王
当蜂群的蜂王变老或体弱时,工蜂会分泌一种富含脂肪酸和蛋白质的蜂王浆,并将其喂给一些幼虫。这种饮食可以促进卵巢发育并产生新的蜂王,新的蜂王将每天产下数千颗基因相似的卵。

护士
大多数雌蜂在生命伊始都是作为保姆照顾蜂王和幼虫。它们负责清理蜂王卵的蜡室,以及为幼虫喂食蜂蜜和花粉。

觅食者
当大多数工蜂长到两到三周大时,它们大脑中的基因表达就会发生变化,它们会转而利用太阳作为指南针在蜂巢外寻找花粉、花蜜和水。然而,科学家发现这种工作转变是灵活的:任何年龄的工蜂都可以哺乳或觅食。

无人机
雄蜂只携带一组染色体,使蜂王的卵子受精。

保姆蜂一开始带有几个 DNA 标签 [1]。标签越多,它就越像觅食蜂 [2]。去除标签后,蜜蜂又会回到保姆角色 [3]。

表观遗传标签如何发挥作用

标签:甲基转移酶等酶有助于将表观遗传标签转移到 DNA 上。诱导蜜蜂表观遗传变化的机制尚不明确,但科学家怀疑觅食蜜蜂散发的信息素可能发挥了作用。

基因:表观遗传标签,例如甲基,决定基因的表达量或基因是否表达。

蛋白质:标签还决定了基因片段如何组装成 mRNA 转录本,最终决定了由该基因产生的蛋白质类型。工蜂产生的蛋白质与觅食蜂产生的蛋白质外观不同,功能也不同。

统计

每蜂巢蜂王数: 1
每只蜂王对应工蜂数量: 10,000–50,000
工蜂的平均寿命(月): 3
2011 年美国管理的蜜蜂群落数量: 249 万

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