Nature子刊：蜜蜂群体攻击与基因调控网络有关

　　在蜜蜂中，蜜蜂在群体中扮演的角色随着年龄的增长而变化。年轻的蜜蜂在蜂巢内执行任务，如护理和造蜡，而年长的蜜蜂则转换到蜂巢外的角色，要么觅食(觅食者)，要么保卫蜂巢(士兵)。是什么决定了老年蜜蜂是成为觅食者还是士兵尚不清楚，但发表在《自然生态与进化》杂志上的一项新研究探索了群体防御集体行为背后的遗传机制，以及这些机制与群体整体侵略的关系。

　　

 

集体行为存在于许多不同的动物群体中:鱼群一起以漩涡的方式游泳，大群的鸟在夜间迁徙，成群的蜜蜂协调他们的行为来保护他们的蜂巢。这些行为在群居昆虫中很常见，在群居昆虫中，多达数千个个体一起工作，通常扮演不同的角色。在蜜蜂中，蜜蜂在群体中扮演的角色随着年龄的增长而变化。年轻的蜜蜂在蜂巢内执行任务，如护理和造蜡，而年长的蜜蜂则转换到蜂巢外的角色，要么觅食(觅食者)，要么保卫蜂巢(士兵)。

是什么决定了老年蜜蜂是成为觅食者还是士兵尚不清楚，但发表在《自然生态与进化》杂志上的一项新研究探索了群体防御集体行为背后的遗传机制，以及这些机制与群体整体侵略的关系。

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的前研究生、普林斯顿大学副研究员、该研究的第一作者伊恩·特拉尼洛说:“蜜蜂不像你在白蚁或蚂蚁身上看到的那样，有以大小为基础的分工。”“如果你让街上的任何人猜测哪只蚂蚁是士兵，哪只蚂蚁是觅食者，他们可能100%都猜对了，因为士兵是巨大的。相反，蜜蜂有一个基于年龄的劳动分工，年长的蜜蜂往往是觅食者或士兵，这两者都是危险的，可能是致命的角色。”

一项针对波多黎各蜜蜂亚种的全基因组关联研究显示，某些基因序列的变异与整体蜂群攻击水平之间存在强烈关联。近年来，波多黎各蜜蜂亚种进化得攻击性较低。研究人员称这些基因为“群体侵略基因”。

在目前的研究中，研究人员比较了士兵和觅食者大脑中基因的表达和调节，以及不同侵略性的群体。研究人员通过计算受到干扰后放置在蜂巢外的麂皮补丁上的蜇伤次数来测量蜂群的攻击性。他们认为士兵是攻击斑块的蜜蜂，而觅食者是带着花粉返回蜂巢的蜜蜂。然后，研究人员使用单细胞转录组学和基因调控网络分析来比较来自低攻击性和高攻击性群体的觅食蜂和兵蜂的大脑。

研究人员发现，尽管大脑中有数千个基因在士兵和觅食者之间的表达不同，但它们都不属于群体侵略基因列表的一部分。然而，当他们建立大脑基因调控网络模型，控制特定基因的表达时间和地点时，研究人员发现这些网络的结构在士兵和觅食者之间是不同的——当士兵和觅食者来自一个更具侵略性的群体时，差异更大。

特拉尼洛解释说:“我们认为，与集体行为相关的基因调控影响了构成劳动分工基础的机制。”“因此，通过影响群体内个体的攻击水平，群体可以变得更有攻击性或更少攻击性。基本上，如果环境需要，觅食者或多或少可能会过渡到士兵般的状态。”

这些发现强调了基因调控对我们理解基因与行为之间关系的重要性。

IGB主任兼论文作者吉恩·罗宾逊(GNDP)说:“虽然一些研究发现了士兵和觅食者之间潜在的遗传差异，但这项研究表明，年龄较大的蜜蜂可能有可能承担任何一种角色。”“在更具攻击性的蜂群中，可能是由于环境中危险的增加，年长的蜜蜂可能更倾向于成为士兵来帮助保卫蜂群。”

未来的计划方向包括开发功能测试，以探索研究中发现的基因网络的作用，并确定它们在大脑中的空间表达位置。特拉尼洛说，他期待着探索这些新问题。

特拉尼洛说:“我们拥有非凡的技术，可以在前所未有的规模上探测基因和行为，无论是单细胞还是现在的空间转录组学。”“这些为我们理解老问题提供了新的手段，比如个体与集体的关系，或者基因型与表现型之间的关系。能够将这些工具应用于自然环境是令人兴奋的，我希望这项工作能激励其他人也这样做。”

该项目由伊利诺伊州社会基因组学倡议资助，可以在https://www.nature.com/articles/s41559-023-02090-0上找到。

文章标题

Single-cell dissection of aggression in honeybee colonies