华大基因领衔发表Science重大成果

　　

生物通报道：有些蜜蜂是独居的，有些聚集形成小群体，还有些生活在数千个成员的大社群中。科学家们发现，基因调控能力的提高是社会性增加的关键。

华大基因、犹他州立大学、伊利诺斯大学等机构的研究团队，对代表三种生活方式的十种蜜蜂进行了研究，揭示了群居生活的遗传学特征。这项研究发表在本周的Science杂志上，文章通讯作者是华大基因的张国捷（Guojie Zhang）、王俊（Jun Wang），犹他州立大学的Karen Kapheim，以及伊利诺斯大学的,Gene E. Robinson。

“他们通过比较分析，展示了与真社会性演化有关的一些显著改变，包括基因表达调控的改变，”瑞士洛桑大学的进化生态学家Laurent Keller评论道。“蜜蜂和我们人类都是高度社会性的动物，研究这种复杂系统的演化机制是很有趣的。”

虽然人类高度群居而且彼此之间密切合作，但并不属于真社会性生物。真社会性的关键在于繁殖上的限制，比如蜜蜂中的蜂王。（延伸阅读：Nature子刊：华大基因参与破解白蚁基因组）

从独居发展为真社会性，有点像是从单细胞生物转变为多细胞生物，“这是进化过程中的一个重大转变，”Karen Kapheim说。实际上，一些真社会性群体曾经被看作是一个超级生物，“因为它们像多细胞生物那样活动，蜂王相当于是生殖细胞，工蜂相当于是非生殖性的部分。”

多细胞生物中的不同细胞类型存在基因表达差异，研究人员在此基础上推测，真社会性的演化需要生物提升基因调控能力。为此他们分析了十种蜜蜂的基因组序列，包括三种独居蜜蜂和七种群居蜜蜂，这些群居蜜蜂代表了两种不同的起源和三种不同程度的真社会性。

这项研究在两个进化分支的真社会性蜜蜂中，发现了基因调控能力提高的明显证据，Kapheim说。举例来说，甲基化（一种表观遗传学调控）的基因变多，基因启动子的转录因子结合位点也增加了，尤其是那些与真社会性演化有关的基因。“研究表明，随着社会复杂性的增加，基因调控的复杂性也在提升，”爱荷华州立大学的研究者Amy Toth评论道。

研究人员还发现，与独居蜜蜂相比，真社会性蜜蜂的转座元件减少，蛋白演化受到更大的约束。最令人惊讶的是，不同蜜蜂的真社会性似乎是独立演化出来的。虽然起源不同的真社会性在总体基因组特征上是相似的，但所涉及的具体基因并不相同。

 

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文：

K.M. Kapheim et al., “Genomic signatures of evolutionary transitions from solitary to group living,” Science, doi:10.1126/science.aaa4788, 2015