蜜蜂怎样做到高度分工？农科院专家找到新的研究视角

蜜蜂是人工驯养的重要经济昆虫之一，已经有3000年以上的饲养历史。在生活中，蜜蜂常常被作为“勤劳”“团队”“合作”的象征。蜜蜂中的工蜂群体内部更是分工明确，协作高效。因而被认为是社会化程度最高的昆虫之一。是什么原因使蜜蜂成为社会化分工程度如此之高的动物呢？近日，中国农业科学院蜜蜂研究所蜜蜂蛋白质组学创新团队，从神经肽调节生理反应阈值的角度，揭示了工蜂劳动分工的神经调控机制，为研究动物行为的可塑性提供了新的视角。相关研究成果发表在《eLife》上。

蜜蜂为何能高度分工？

迄今为止，科学家发现的最古老的蜜蜂化石，其所在的年代大概是一亿年前，也就是白垩纪的早期。“蜜蜂在长期的进化过程中，形成了我们现在看到的高度社会化的蜂群”，蜜蜂蛋白质组学创新团队中的韩宾副研究员介绍。

在蜂群中，蜂王负责产卵；雄峰负责和蜂王交配，工蜂则几乎“包揽”了其他所有工作。

蜜蜂群中的三种类型蜂。中国农科院供图

不同“职业”的蜜蜂有着与其工作相适应的外形与生物特征。比如，蜂王腹部隆起，卵巢高度发育，最多一天可以产1000-2000枚卵。

工蜂的分工则更复杂。1-2周大的年轻工蜂主要从事幼虫哺育工作，也被称为哺育蜂。哺育蜂咽下腺和上颚腺的分泌物，也就是我们常提到的“蜂王浆”，为幼虫提供营养。哺育蜂继续发育，开始“转行”投入到采集工作中，成为采集蜂。采集蜂中又有更精细的采集花粉和采集花蜜的分工。采集蜂的咽下腺退化，唾液腺发育，唾液中的转化酶将花蜜中的多糖转化成单糖，最终产出成熟的蜂蜜。

总而言之，蜜蜂在漫长的进化与不断适应中生存和发展，形成了现在高度社会化的分工。

蜜蜂属于真社会性动物

韩宾告诉记者，社会性动物类型可以分为亚社会性动物、准社会性动物、半社会性动物和真社会性动物。蜜蜂属于真社会性动物，是自然界中社会化程度很高的物种。

蜜蜂满足真社会性动物的三个特征，第一，繁殖分工，蜂王与雄峰交配，蜂王产卵。第二，世代重叠。世代重叠指在一个成熟的群体中，有两个以上的世代。在蜂群中，蜂王是母亲，大部分工蜂都是它的子代。第三，成熟子代共同照顾未成熟的个体。蜂群中的工蜂都有一段时期会完成哺育幼虫的任务。

采花蜜或花粉的工蜂。中国农科院供图

除了蜜蜂外，昆虫中膜翅目的蚂蚁和胡蜂、蜚蠊目的白蚁也具有真社会性。而哺乳类中已知具有真社会性的动物只有滨鼠科中的裸鼹鼠与达马拉兰鼹鼠。

研究蜜蜂社会化分工的原理

蜜蜂是一种模式型昆虫，其行为中存在很容易观察到的一种条件反射：喙伸反射。当蜜蜂的触觉与嗅觉感受器受到刺激后，蜜蜂就会伸出它的口器——喙，这就是喙伸反射。

喙伸反射被广泛地应用在蜜蜂行为、以及学习和记忆研究中。本次研究基于喙伸反射，用不同浓度的糖水、花粉、幼虫分别对花蜜采集蜂、花粉采集蜂、哺育蜂进行刺激。

蜜蜂拥有细长的口器。中国农科院供图

韩宾所在的团队研究发现，不同分工的蜜蜂对不同的刺激的反应存在显著的差异。简单来说，采集蜂对花蜜和花粉的反应强于幼虫；哺育蜂对幼虫的反应强于花蜜和花粉。这说明劳动分工明确的工蜂对自己的职责十分“敏感”。

速激肽信号工蜂生理反应阈值示意图。中国农科院供图

团队进行了分子生物学水平的研究，韩宾介绍，研究团队对蜜蜂大脑的神经肽进行了差异的比较，并利用神经肽注射和RNA干扰，证明速激肽能够特异性地调控工蜂与其行为特异性相关的反应阈值，而对与任务无关的刺激没有影响。整个实验就是从行为学的发现出发，到分子生物学的层面进行研究，再回归到行为学来验证发现的过程。

中国两大养殖蜂种：中蜂和意蜂

韩宾所在团队的研究发现，速激肽信号在调控中华蜜蜂与意大利蜜蜂采集和哺育行为差异中发挥重要作用。那么这两种蜜蜂有何生理与行为上的差异？在本次研究中又是如何体现的呢？

目前，中国主要饲养的两种蜜蜂就是中华蜜蜂和意大利蜜蜂。中华蜜蜂是我国的本土蜂种，意大利蜜蜂是上世纪早期引进的优良品。二者虽然是近亲关系，但由于长期的地理隔离，两种蜜蜂之间已经形成了生殖隔离，生理和行为上也有很大差异。

中蜂是我国独有的本土蜂种，是东方蜜蜂的一种，在其它亚洲国家还有其它亚种。中蜂抗逆能力强，对低温、高海拔等不利环境因素的抵抗能力好，而且善于利用零星的蜜源植物，所以适合山区和高海拔地区饲养。它们在天然树洞里能度过-30℃至-40℃的严冬，在10℃的气温下就可出巢飞翔采集。在气温40℃时，中蜂还能照常采集、造脾和繁殖。

意蜂是一种典型的西方蜜蜂，蜂王浆、蜂蜜、花粉产量都比较高。但意蜂不能抵抗一种严重危害蜜蜂生存害虫：蜂螨，必须要有人类帮助治螨才能正常维持种群繁衍。

两种蜜蜂对比（左为意蜂，右为中蜂）。中国农科院供图

韩宾介绍：“研究在对比了中蜂和意蜂大脑神经肽含量后，发现速激肽在中蜂采集蜂中表达量比意蜂低，说明速激肽可能是中蜂对零星蜜源更加敏感的重要调控因素之一，其他因素还待进一步研究。”

韩宾所在的蜜蜂蛋白质组学创新团队，主要开展蜜蜂生物学基础和应用研究，目的是通过解析与蜜蜂经济学性状相关的分子机理，从而指导养蜂生产和实践。团队研究蜜蜂的采集行为和哺育行为，直接关联到蜜蜂授粉、蜂蜜生产、蜂王浆生产，也就是服务于我国的蜜蜂养殖和蜂产品生产；同样，养蜂中的实践问题也是团队探究选题的指导方向。

新京报记者 周怀宗 实习生 刘文静

编辑 张树婧 校对 陈荻雁