工蜂的“政变”

来源 :科学之谜 | 被引量 : 0次 | 上传用户:blueuser
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  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。
其他文献
巴亚(Baiae),一座古老的罗马城市,其历史可追溯至公元1世紀,是精英、富人和名人的聚集地,曾经孕育过很多古罗马政治强人,巴亚包括西泽、西赛罗、卡利古拉、尼罗、庞培、马吕斯和哈德良大帝。公元8世纪时萨拉森人洗劫了这座城市,从此巴亚再也没能恢复繁荣,最终在16世纪被人们遗弃。由于火山活动导致海岸线向内陆推进,许多古罗马城市沉没于海底,巴亚古城最终沉没于现今意大利那不勒斯海湾。  令人难以置信的是,
期刊
大到海洋,小至尘埃,世界上还有许多有趣的事等着我们探索。听说过“第六大洋”吗?下面,让我们跟随这几幅云图,揭开“第六大洋”的神秘面纱。  “滩云”是如何形成的?  雷暴云前沿下旋的冷空气形成一股时速为160千米/小时的下击暴流,还伴随着强度降雨和降冰雹的现象。它们和正在上升的暖空气碰撞,便形成“滩云”。一片大“滩云”犹如从空中倾泻而下的瀑布,誓要将美国亞利桑那州的沙漠之城凤凰城吞噬一般,美丽而危险
期刊
你坐过这样的飞机吗?  巴黎的傍晚,太阳已经落山了,这时,一架飞往美国方向的班机起飞了。起飞不久,飞机追上了太阳,乘客们看到太阳冉冉升起。三个多小时后,飞机抵达纽约,这时纽约还沐浴在下午的阳光中。  这架飞机就是著名的协和式飞机,它是一架超音速客机。法国航空公司之所以宣称:飞机出发之前就已经到达纽约,是因为纽约时间比巴黎时间要晚六个小时。协和式飞机是由英国、法国联合研制的,其速度最快可以以2.02
期刊
除了树懒,自然界中还有许多有着极端代谢速率的动物,它们的代谢速率,有的极快,有的极慢。  首先,来看看那些喜欢高速代谢的动物。  蜂鸟,世界上最小的鸟,每秒钟拍动翅膀70次。吉尼斯世界纪录中,世界上拍手最快的人,美国芝加哥的布赖恩-贝德纳雷克,能在一分钟之内拍手804次,这个记录蜂鸟用12秒就可以做到。可以想象,这种体型极小的鸟类需要极快的新陈代谢才能维持它这种高频率的运动。如果人类拥有相同的代谢
期刊
地球就像是巨型的核反应堆,通过分解放射性元素来释放热量。人类为了驾驭这股热量,就提出了地热发电技术。即,利用液压或爆破碎裂法将水注入到高温岩层中,产生水蒸气,然后将水蒸气抽出地面推动涡轮机转动,从而发电。  按照能量守恒定律,地热电站发出的电能源于地下岩层的热能,岩层温度越高,可供提取的能量也就越多。于是,科学家不禁想到,火山岩浆是地下岩层中温度最高的物质,我们是否应当想办法对其加以利用呢?  北
期刊
如果你看过2016年美国华特迪士尼影业出品的动画电影《疯狂动物城》,那么你大概对那只十分抢镜的树懒印象深刻。它是机动车管理局的工作人员,虽然名叫闪电,但说话要一个字一个字慢慢地往外蹦,听个笑话也要反应五分钟,任凭来办事的主角、兔子朱迪急得跳脚,闪电还沉浸在之前听到的笑话之中,十分有趣。此片一出,闪电迅速蹿红,风头一时无两。  现实中的树懒虽不会说话,但也一样以慢和懒著称,能不动就坚决不动。曾经,法
期刊
鸟儿会纵火  澳大利亚树林里着火了,树林里喷射着红色的火焰,冒着滚滚浓烟。咦?有几只鸟儿在树林边盘旋,时而低飞,叼起冒着火星的树枝,时而高飞,飞到火势没有蔓延到的地方,将树枝丢下,过了一会儿,又一处起火了。这些鸟儿在做什么?  如果你遇到澳大利亚的土著居民,他会告诉你,这是鸟儿在纵火。  鸟儿也会纵火?听起来很稀奇,但对澳大利亚的居民来说早已见怪不怪了。澳大利亚野外常常发生火灾,除了人为或闪电引起
期刊
在古罗马时期,有人问思想家圣·奥古斯丁时间是什么,他回答说:“你不问我,我本来很清楚地知道它是什么,你问我,我倒觉得茫然了。”  空间也是这样。  空间是什么?这听起来像是一个简单的问题。但是如果你认真地审视这个问题,会发现你很难找到一个清晰的答案。下面,我们就来详细地探讨一下。  空间,它是什么?  一种观点认为,空间就是空虚,一个空着的地方,是宇宙中各种事情发生的舞台,不需要任何物质就可以存在
期刊
物理学上充满了悖论(有时称佯谬),这些悖论总是与我们对大自然本质的理解,什么时空啊、因果关系啊等等联系在一起,构成了独具魅力的一道风景线。  悖论历来还是物理学革命的发祥地。譬如说,爱因斯坦的狭义相对论就源于19世纪末的以太悖论。按照经典力学,以太充满空间,无处不在,所有物体都相对以太运动,以太自己则绝对静止。地球相对以太运动,却没有因以太的阻力而变慢,这说明以太非常稀薄,非常“柔韧”;与此同时,
期刊
在美国宇航员阿姆斯特朗于1969年7月21日首次登上月球近半个世纪后,美国总统特朗普在2017年宣布美国宇航员将重返月球,而且还将进行长期的探索和开发。这次并不是简单地重新登陆月球、插上国旗和留下脚印,美国打算在月球表面建设一个用于未来探索火星的基地,有可能在未来用这个基地来探索其他星球。  然而,在总投资1040亿美元的美国宇航局2019年的再次登月计划的实施过程中,可能会遇到哪些现实问题呢? 
期刊