Science子刊：蜜蜂基因决定了集体行为

塞尔多夫海因里希·海涅大学（HHU）的研究人员正与来自法兰克福/美因、牛津和维尔茨堡的同事合作，研究蜜蜂（Apis mellifera）复杂的合作行为是如何通过基因编程传递给后代的。正如他们在科学杂志《科学进展》上所解释的那样，他们在所谓的双性基因（dsx）中找到了答案。

　　

塞尔多夫海因里希·海涅大学（HHU）的研究人员正与来自法兰克福/美因、牛津和维尔茨堡的同事合作，研究蜜蜂（Apis mellifera）复杂的合作行为是如何通过基因编程传递给后代的。正如他们在科学杂志《科学进展》上所解释的那样，他们在所谓的双性基因中找到了答案。

生物之间的行为相互作用是基本的，而且往往是遗传的。每个人和每只动物都通过自己的行为以这样或那样的方式与社会群体中的其他个体相互作用。在动物界，这在集体觅食、抵御捕食者和养育后代方面具有相当大的优势。

在一些动物中，比如蜜蜂，社会行为的纽带是如此紧密，以至于个体成员形成了一个紧密的社会，作为一个单一的“超级有机体”共同发挥作用。成千上万的工蜂通过它们的个体行为保护整个蜂群，喂养它并照顾它的后代。

Martin Beye教授博士是HHU进化遗传学研究所的负责人，也是该研究的通讯作者，该研究现已发表在《科学进展》上，他强调：“个体蜜蜂的行为技巧及其在群体中的功能不是学习得来的，而是遗传得来的。”直到现在，人们还不知道这种复杂的行为是如何被基因编码的。”

由Beye和第一作者Vivien Sommer博士领导的HHU研究小组与来自法兰克福/美因大学、牛津大学和维尔纽斯堡大学的同事们一起发现，一种被称为dsx的特殊基因指定了工蜂的特定行为。

Sommer：“基因决定了工蜂是否承担一项任务，以及承担多长时间。例如，这包括照顾幼虫或觅食以及食物来源的社会交换等集体任务。”

生物学家在他们的研究中使用CRISPR/Cas9基因剪刀来修改或关闭选定蜜蜂的dsx基因。他们给被操纵的蜜蜂贴上二维码，然后用摄像机监控它们在蜂箱中的行为。由此产生的视频序列在人工智能的支持下进行分析，以确定蜜蜂的个体行为模式。

Sommer：“我们的核心问题是遗传行为模式是否以及如何因基因修饰而改变。这种变化必须反映在工蜂的神经系统中，在那里特定的行为受到控制。”

研究人员将绿色荧光蛋白（GFP）引入到dsx序列中，使GFP与dsx蛋白一起产生。然后可以用荧光显微镜观察未经过基因修饰的蜜蜂和经过基因修饰的蜜蜂的神经元回路。“我们能够使用这些工具来准确地看到dsx基因在大脑中创造了哪些神经通路，以及这个基因如何反过来指定蜜蜂的遗传行为模式，”博士研究员Jana Seiler解释说，他也是该研究的合著者。

“我们的研究结果表明，一个基本的遗传程序决定了工蜂的神经回路和行为，”行为生理学和社会生物学系的沃尔夫冈博士R?ssler教授说，他领导了这项研究，在维尔茨堡大学。

在下一步，研究人员现在想从单个蜜蜂的水平转移到蜂群的超级有机体。HHU的博士研究员、研究报告的合著者阿丽娜·斯特姆（Alina Sturm）补充说：“我们希望找到个人编程与许多个体的协调行为之间的联系。”