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类似于美剧《权力的游戏》中的宫廷阴谋一样,蜂群中也会上演类似的情节。一项新的研究表明,某些蜂族的蜂后如果产下了不正常的雄性后代,一些工蜂将会群起而攻之,杀掉它们的女王。蜂后的位置会被蜂后的一个女儿取代,只要它能产下正常的雄性后代。
为什么工蜂会根据蜂后产下的雄蜂是否正常,来拥戴或推翻它们的女王呢?要了解這一点,我们需要了解一下雄蜂和雌蜂之间的区别。
灾难性的二倍体雄蜂
一个蜂群通常有一个蜂后,以及众多的工蜂和少数的雄蜂。蜂后和工蜂都是雌蜂,它们由受精卵孵化而来。这样,雌蜂细胞内有两组染色体,一组来自于父方,一组来自于母方。也就是说,蜂后和工蜂的细胞内有两个染色体组,每个基因有两个拷贝(两个等位基因)。我们把这种细胞内有两组染色体的生物称为“二倍体”生物。我们人类也是二倍体。
虽然蜂后和工蜂都是受精卵孵化出来的,但发育过程不同。从小吃蜂王浆,那么长大了会成为蜂后。孵化三天后改吃花粉和蜂蜜的混合物的雌蜂,会成为工蜂,它们负责所有蜂群的工作,但其性器官发育不完全。
而雄蜂通常是由未受精卵孵化出的,是蜂后不需要交配就能产下的。而未受精的卵子只有一组染色体,也就是说,雄蜂通常是“单倍体”。雄蜂从来都不工作,它们唯一的任务就是与蜂后交配。
蜂后一生只交配一次,但它会在体内存储精子以供余生使用。交配后,蜂后可以选择是否让特定的卵子受精,这意味蜂后可以控制其后代雄性和雌性的多少。
但是,有时蜂群中会出现二倍体的雄蜂,这是怎么回事呢?
原来成为雄蜂还是雌蜂,取决于一个叫做“互补性别决定”(CSD)的基因。如果基因组中有两个不同的CSD等位基因,那么它就会成为雌蜂,这通常是由受精卵发育而成的。但是,如果它只有一个CSD的等位基因,就会成为雄蜂,这通常是由未受精卵发育而成的。
这种性别决定系统平时都会正常工作。但是,如果一个雄蜂具有的CSD等位基因,与蜂后中的一个CSD等位基因是完全相同的话,那么由这只雄蜂和蜂后产下的受精卵,有一半会具有两个相同的CSD等位基因,这种情况会使得它成为二倍体的雄蜂。
然而,二倍体雄蜂会成为整个蜂群的灾难。因为它们是无法生育的,无助于整个蜂群的繁衍,而且与其他正常的雄蜂一样,它们从不进行工作,只会好吃懒做。本来,由受精卵发育出的雌蜂大部分会成为工蜂,而二倍体雄蜂的出现,会使得蜂群的劳动力减少一半。
蜂后会被暗杀
那么,二倍体雄蜂与工蜂杀掉它们的女王有什么关系呢?
最近,一些研究人员研究了位于巴西的一种无刺蜂。他们找到了一些包含了会发育成二倍体雄蜂的蛹的蜂群,作为实验组,并与当地正常的蜂群进行比较研究。
他们发现,当这些二倍体雄蜂孵化出来后的第10天左右,所在的蜂群的蜂后就会被工蜂杀死。对照组的蜂后则安然无恙。
他们移除了原蜂群的蜂后,并向每个蜂群引进了一个新的、正常的健康蜂后,并追踪其活动。结果也是相同的,新蜂后仍会被工蜂杀死,而对照组的安然无恙。
但这些新蜂后与这些蜂群不存在亲缘关系,所以这暗示着不育的二倍体雄蜂的存在,是造成工蜂暗杀蜂后的原因,而不是蜂后本身有什么问题。也就是说,不管二倍体雄蜂是否就是这个蜂后产下的,只要发现有二倍体雄蜂,工蜂就会主动杀死蜂后。
一些研究还表明,蜂后不太可能提前知道,要与它交配的雄蜂是否与自己共享着相同的CSD等位基因。所以说,蜂后最开始并不知道自己必死的命运,直到她突然被暗杀的那一刻。
不育的雄蜂有“怪味”
因为二倍体雄蜂会成为整个蜂群的灾难,所以在工蜂看来,解决此问题最好的办法,就是杀死蜂后。然后,工蜂会把一个新孵化出的雌蜂拥戴为自己的蜂后(通常,新孵化出的蜂后发育完全后会离开原蜂群,寻找新的家)。
工蜂如何检测出不育的雄蜂呢?研究人员发现,对于工蜂来说,正常的单倍体雄蜂和不育的二倍体雄蜂,有着不同的气味。那么,这种雄蜂的气味何时开始变得不同呢?研究结果显示,大约是孵化出来后的第10天——这正是实验组中的蜂后开始离奇地死亡的时候。
那么,为什么不在孵化出来前就把这些二倍体雄蜂根除掉呢?其实对于蜜蜂来说,它们的确是这么做的,因为蜜蜂的工蜂会参与卵孵化和幼虫的抚养,很容易“闻到”二倍体雄性并杀死它。但对于研究人员做实验的无刺蜂来说,卵在发育早期就被密封在蜂巢中,直到它们成为成虫时,工蜂才能有机会与它们接触。
而除了蜂族以外,黄蜂和蚂蚁都有杀死女王的行为。一个例子是黄蜂,它们的蜂后的寿命通常只有一年左右,随着年龄的增长,繁殖能力下降,而工蜂通常会在年底时杀死蜂后。
为什么工蜂会根据蜂后产下的雄蜂是否正常,来拥戴或推翻它们的女王呢?要了解這一点,我们需要了解一下雄蜂和雌蜂之间的区别。
灾难性的二倍体雄蜂
一个蜂群通常有一个蜂后,以及众多的工蜂和少数的雄蜂。蜂后和工蜂都是雌蜂,它们由受精卵孵化而来。这样,雌蜂细胞内有两组染色体,一组来自于父方,一组来自于母方。也就是说,蜂后和工蜂的细胞内有两个染色体组,每个基因有两个拷贝(两个等位基因)。我们把这种细胞内有两组染色体的生物称为“二倍体”生物。我们人类也是二倍体。
虽然蜂后和工蜂都是受精卵孵化出来的,但发育过程不同。从小吃蜂王浆,那么长大了会成为蜂后。孵化三天后改吃花粉和蜂蜜的混合物的雌蜂,会成为工蜂,它们负责所有蜂群的工作,但其性器官发育不完全。
而雄蜂通常是由未受精卵孵化出的,是蜂后不需要交配就能产下的。而未受精的卵子只有一组染色体,也就是说,雄蜂通常是“单倍体”。雄蜂从来都不工作,它们唯一的任务就是与蜂后交配。
蜂后一生只交配一次,但它会在体内存储精子以供余生使用。交配后,蜂后可以选择是否让特定的卵子受精,这意味蜂后可以控制其后代雄性和雌性的多少。
但是,有时蜂群中会出现二倍体的雄蜂,这是怎么回事呢?
原来成为雄蜂还是雌蜂,取决于一个叫做“互补性别决定”(CSD)的基因。如果基因组中有两个不同的CSD等位基因,那么它就会成为雌蜂,这通常是由受精卵发育而成的。但是,如果它只有一个CSD的等位基因,就会成为雄蜂,这通常是由未受精卵发育而成的。
这种性别决定系统平时都会正常工作。但是,如果一个雄蜂具有的CSD等位基因,与蜂后中的一个CSD等位基因是完全相同的话,那么由这只雄蜂和蜂后产下的受精卵,有一半会具有两个相同的CSD等位基因,这种情况会使得它成为二倍体的雄蜂。
然而,二倍体雄蜂会成为整个蜂群的灾难。因为它们是无法生育的,无助于整个蜂群的繁衍,而且与其他正常的雄蜂一样,它们从不进行工作,只会好吃懒做。本来,由受精卵发育出的雌蜂大部分会成为工蜂,而二倍体雄蜂的出现,会使得蜂群的劳动力减少一半。
蜂后会被暗杀
那么,二倍体雄蜂与工蜂杀掉它们的女王有什么关系呢?
最近,一些研究人员研究了位于巴西的一种无刺蜂。他们找到了一些包含了会发育成二倍体雄蜂的蛹的蜂群,作为实验组,并与当地正常的蜂群进行比较研究。
他们发现,当这些二倍体雄蜂孵化出来后的第10天左右,所在的蜂群的蜂后就会被工蜂杀死。对照组的蜂后则安然无恙。
他们移除了原蜂群的蜂后,并向每个蜂群引进了一个新的、正常的健康蜂后,并追踪其活动。结果也是相同的,新蜂后仍会被工蜂杀死,而对照组的安然无恙。
但这些新蜂后与这些蜂群不存在亲缘关系,所以这暗示着不育的二倍体雄蜂的存在,是造成工蜂暗杀蜂后的原因,而不是蜂后本身有什么问题。也就是说,不管二倍体雄蜂是否就是这个蜂后产下的,只要发现有二倍体雄蜂,工蜂就会主动杀死蜂后。
一些研究还表明,蜂后不太可能提前知道,要与它交配的雄蜂是否与自己共享着相同的CSD等位基因。所以说,蜂后最开始并不知道自己必死的命运,直到她突然被暗杀的那一刻。
不育的雄蜂有“怪味”
因为二倍体雄蜂会成为整个蜂群的灾难,所以在工蜂看来,解决此问题最好的办法,就是杀死蜂后。然后,工蜂会把一个新孵化出的雌蜂拥戴为自己的蜂后(通常,新孵化出的蜂后发育完全后会离开原蜂群,寻找新的家)。
工蜂如何检测出不育的雄蜂呢?研究人员发现,对于工蜂来说,正常的单倍体雄蜂和不育的二倍体雄蜂,有着不同的气味。那么,这种雄蜂的气味何时开始变得不同呢?研究结果显示,大约是孵化出来后的第10天——这正是实验组中的蜂后开始离奇地死亡的时候。
那么,为什么不在孵化出来前就把这些二倍体雄蜂根除掉呢?其实对于蜜蜂来说,它们的确是这么做的,因为蜜蜂的工蜂会参与卵孵化和幼虫的抚养,很容易“闻到”二倍体雄性并杀死它。但对于研究人员做实验的无刺蜂来说,卵在发育早期就被密封在蜂巢中,直到它们成为成虫时,工蜂才能有机会与它们接触。
而除了蜂族以外,黄蜂和蚂蚁都有杀死女王的行为。一个例子是黄蜂,它们的蜂后的寿命通常只有一年左右,随着年龄的增长,繁殖能力下降,而工蜂通常会在年底时杀死蜂后。