为什么蜜蜂会进化出蜂后?蜂后一生真的只交尾一次吗?

为什么蜜蜂会进化出蜂后?蜂后一生真的只交尾一次吗? 蜜蜂总科是一个大类群,全世界大约有2万种,种群数量可能超过2万亿只,而它们中绝大多数甚至都不是群居的,它们在没有蜂后或蜂群的情况下也能过得很好。这些无蜂后的蜜蜂,雌性独自在一个简单的巢穴中产卵要么在植物茎中,要么在地下隧道中。它们只为每个卵提供一个花粉球,其中混合了她从花朵中收集的花蜜,然后让卵自己孵化和发育,整个过程不需要任何帮助。Sharadpunita这些蜜蜂的外观通常非常美丽,是许多作物和植物的重要传粉者,只是许多人可能没有意识到它们也是蜜蜂而已。那么有趣的问题是,既然许多蜜蜂在没有蜂后的情况下也能成功地生活,那么蜂后到底如何如何进化的?蜂后、工蜂和雄蜂除了采蜜蜜蜂之外,蜂类中还有两种拥有蜂后,一种是除澳大利亚和南极洲以外所有大陆上都有分布的大黄蜂,以及主要在热带地区发现的无刺蜂。采蜜蜜蜂的蜂巢最多可以拥有超过5万只蜜蜂,而肉食性的大黄蜂群体通常只有几百只,无刺蜂群则通常更小,但有些和最大的蜂巢一样大。这些蜂类的社会结构除了产卵的蜂后之外还有两个共同的“岗位”工蜂和雄蜂。很多人可能并不太了解蜂群的各个岗位到底是如何分工的,这个其实相当有趣。蜂后毫无疑问就是产卵的整个蜂群的蜜蜂都来自蜂群中的蜂后,但是它还有一个工作就是初步调节工蜂和雄蜂的数量比例。我们看到的蜜蜂基本是工蜂 Marc Andrighetti所有的工蜂都和蜂后一样是雌性是由蜂后的受精卵发育而来,蜂群的所有工作都是由工蜂完成,包括打理蜂群,收集食物,捍卫巢穴……等等。虽然工蜂很少产卵,但是确实有许多研究都发现了它们也会产卵,只是工蜂产下的卵会迅速被其它工蜂吃掉,这种情况被认为是为了确保蜂群中的工蜂和雄蜂的比例不会紊乱。之所以必须严格控制工蜂和雄蜂的比例,是因为雄蜂在蜂群中除了吃饭啥也不会做甚至连吃饭都要工蜂来喂养,是妥妥的资源消耗者。雄蜂是由未受精的卵发育来的,是单倍体,它们连尾刺都没有,但是体型却更大,它们的唯一职能就是传播蜂群基因。图:标记上的这个就是蜂后,和普通工蜂没啥差别被孤立的“女王”也许你会想象一个王或者后掌管一切,命令所有人的存在,但对于蜂群社会而言,这样的事情不存在的,蜂后不像人类的王和后那样领导他们的人民,蜂后不会统治他们的工蜂。相反,蜂后在蜂巢中发生的事情是相当隔绝的,它就像是个机器,只负责产卵,以及产什么卵,它会根据蜂群需求通过产下受精或者非受精的卵来初步调节工蜂和雄蜂的比例。但是,仅仅只是初步的调节,最终的决定权还在于工蜂,它们会根据蜂群的资源情况,来选择性喂养或者杀死雄蜂。另一方面,一旦蜂后产卵能力下降,它就会被工蜂杀死,这个时候工蜂会在所有的受精卵中选拔一枚来成为下一个蜂后,只要在它孵化之后喂它食用蜂王浆即可。很多人可能都知道,一只蜂后一生只交尾一次所以随着时间推移产卵能力都会下降,或许很多人会好奇为什么会这样。其实,原因特别简单,因为蜂后的交尾风险非常高,蜂群没有理由让同一只去完成多次交尾。图:背上有圆点的就是备选蜂后,工蜂在鼓励它婚飞蜂后交尾的时候会进行雄蜂选拔,一只备选蜂后在前面飞行,数千只来自不同蜂巢的雄蜂在后面追,这个被称为婚飞。婚飞是蜂界最壮观的集体表演,一大堆捕食者对此虎视眈眈,试图吃掉它们(关于蜜蜂婚飞有个有趣的事实,它们每年都在同一个地方开始,没人知道蜜蜂如何做到的)。所以,蜂群不可能让同一只蜂后飞两次,选拔出多个备选蜂后,在老蜂后产能归零之前找到新蜂后会是更好的选择。图:这个是个蚁巢你敢想象吗,来自巴西切叶蚁那么到底为什么要有蜂后呢?其实,不止是蜜蜂,其他动物也生活在社会分工明确群体中它们也在繁殖和维持群体成员之间进行明确分工,比如蚂蚁、白蚁,甚至是裸鼹鼠,同时它们也都进化出了“王后”。在自然界,如果生物存在只有一个目的的话,那肯定就是将自己的基因传递下去。生物体传递基因的一种方式是自己生育后代,这是相当常见的,而另外一种方式是帮助近亲,而不是独自生育。虽然,不用自己生育来传递基因,听起来很不靠谱,但实际上很多动物都被观察到在这么做,甚至连生物的利他行为很可能就是这么进化的,其实这个原因很简单,因为你的近亲和你有相似的基因。那些分工明确的社区动物,很明显就是将帮助近亲繁殖做到了极致。你可能还会问,它们到底为什么会走向“蜂后”这种极端。我这边找到的答案是,复杂的巢穴结构,以及明确的劳动分工,这两个是促进“王后”进化的主要因素。这些动物的祖先,要么为了搭建更复杂的巢穴来维持种群,要么为了促进劳动分工,也可能两者同时发展,最终走向了“王后”这种生存模式。 ... PC版: 手机版:

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不速之客:亚洲蜜蜂如何在澳大利亚打破进化预期? 最近的研究表明,入侵的亚洲蜜蜂在北昆士兰迅速适应并蓬勃发展,尽管遗传多样性较低,但其数量已超过 10,000 群。一只亚洲蜜蜂(照片摄于其在中国的自然分布区)。图片来源:Ben Oldroyd/悉尼大学共同第一作者、悉尼大学生命与环境科学学院的罗莎琳-格洛阿格(Rosalyn Gloag)博士说:"我们对这一蜜蜂种群的研究表明,尽管相对于其本土范围的种群而言,某些物种一开始的遗传多样性非常低,但它们能够迅速适应新环境。Gloag 博士说,一般认为,高遗传多样性对于一个种群快速适应不断变化的环境条件非常重要,例如当一个物种被迁移或经历自然或气候变化灾害造成的快速环境变化时。昆士兰北部凯恩斯的入侵蜂群。图片来源:Ros Gloag 博士研究小组强调了这一案例研究对了解一般人口复原力的重要性。她说:"然而,我们已经证明,尽管遗传多样性急剧下降,但这一入侵蜜蜂种群自抵达后已迅速适应了环境。当我们观察到许多物种正在应对人为气候变化时,这一点就显得更加重要了。"该大学生命与环境科学学院的 Ros Gloag 博士。图为 Gloag 博士与一个四角蜂巢(不是研究中的亚洲蜜蜂)。资料来源:悉尼大学研究的重要性通过研究昆士兰的入侵种群,研究小组获得了罕见的自然入侵的完整遗传年表,从蜜蜂到达后不久就开始了研究。该蜂群可能来自巴布亚新几内亚,于 2007 年抵达澳大利亚,由于蜜蜂可能携带寄生虫,澳大利亚的生物安全引起了关注。最终发现这些蜜蜂并没有携带最令人担忧的寄生虫变种螨,而变种螨已通过未知途径抵达澳大利亚,威胁着国内的蜂蜜产业。昆士兰凯恩斯的亚洲蜂群。图片来源:Ros Gloag 博士"我们很幸运能够获得这一入侵种群的完整采样时间表,这要归功于昆士兰州农业和渔业部做出的巨大努力。虽然这次尝试没有成功,但收集到的生物材料对于了解这些入侵是如何进行的非常有价值。这反过来又帮助我们更好地应对未来的入侵。"有了这个全面的样本集,科学家们得以对 10 年来收集的 118 只蜜蜂的整个基因组重新测序。Gloag博士说:"我们基本上可以观察到自然选择随着时间的推移在遗传多样性较低的种群中发挥作用。从这个独特的有利位置,我们可以看到,选择是作用于基因组中的变异,而这些变异是随着最初的几只蜜蜂一起出现的。这不是后来通过突变产生的变异。换句话说,一些遗传多样性很低的物种可以很快适应环境。虽然这对于应对新来入侵物种的环境来说可能是个坏消息,但对于在气候变化或其他自然或人为灾害(如丛林大火)面前暂时崩溃的种群来说,这可能是个好消息。"编译自:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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科学家揭示蜜蜂群落中黄曲霉菌的隐秘共生 黄曲霉菌对在蜂群中生存有独特的适应性。资料来源:Ling-Hsiu Liao西方蜜蜂(Apis mellifera )以蜜蜂"面包"的形式储存大量食物,作为蜂群的主要营养。这种营养丰富的食物尽管呈酸性且含水量低,却能吸引各种微生物。此外,蜜蜂面包上还涂有蜂胶这种抗菌物质,为微生物的生存创造了一个具有挑战性的环境。尽管蜂巢中的面包不适合蜜蜂食用,但蜂巢中的微生物群包括多种细菌和真菌,它们对蜜蜂食物的准备、储存和消化非常重要。贝伦鲍姆(IGOH/GEGC/GNDP)实验室的研究生丹尼尔-布什(Daniel Bush)说:"大多数关于蜜蜂面包的研究都集中在细菌上,人们认为真菌并没有发挥很大的作用,因为细菌让面包对真菌来说太不友好了。在与真菌学家交谈后,我怀疑事实并非如此,于是我开始证明真菌能够成功地在蜜蜂面包中生存。"在这项研究中,研究人员使用了三种黄曲霉菌株:一种是蜂巢中没有的菌株,一种是从伊利诺伊州中部的蜂巢中分离出来的菌株,还有一种是从感染了石蒜病的蜜蜂群中分离出来的致病菌株。他们首先测试了菌株对 pH 值和温度的反应是否存在差异。之所以研究后者,是因为蜂巢全年的温度都高于外部环境,这对许多微生物来说都是一个挑战。虽然这些菌株都能在不同的温度范围内生长,但它们在不同的 pH 值条件下生长差异明显。从蜂巢中分离出来的菌株能够承受低 pH 值,而其他两种菌株则不能。这些菌株还在不同的日照电位(衡量可用水分的多少)和对蜂胶的反应条件下进行了测试。布什说:"我们看到,来自蜂巢的菌株能够应对来自菌落特定来源的极端环境压力。有趣的是,它能够处理蜂胶,而蜂胶被认为具有杀菌特性。"为了更好地了解与蜂巢相关的真菌物种是如何适应环境的,研究人员还对黄曲霉菌株进行了测序,发现它有几种基因突变,能够耐受蜜蜂面包环境的恶劣条件。布什说:"我们认为,这些迹象表明,真菌有一定程度的适应性,可以帮助它与蜜蜂共同生活。我们怀疑这两种生物之间存在某种互利关系,但我们还没有找到足够的证据。"研究人员现在希望研究这种真菌在蜜蜂生命周期中对不同成分的蜜蜂面包的作用。他们希望,他们的研究工作能够揭示,常规用于保护蜂巢的杀真菌剂将如何影响这些微生物。编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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养蜂人现在可以在不打扰蜂群的前提下检查蜂巢成员健康状况 但是,蜜蜂的护理工作也很棘手。蜂群一年四季都遵循着非常特定的活动模式;在温暖的月份里,它们非常忙碌,而在寒冷的时候,它们则无所事事。因此,需要定期检查蜂群的健康状况和生产力。养蜂人可以通过打开蜂箱来检查蜂群,但这种侵入式的检查过程有可能伤害蜂群,尤其是至关重要的蜂王。由英国诺丁汉特伦特大学研究人员领导的一项新研究表明,他们找到了一种解决方案:通过轻轻敲击蜂巢并倾听蜜蜂的集体反应来测量健康状况。"这有点像一只睡着过冬的熊;有时,你无法判断动物是否还活着,"该研究的第一作者兼通讯作者马丁-本西克(Martin Bencsik)说。"轻轻敲击一下,引起微小但可测量的反应,就能揭示动物是否处于正常状态"。研究人员的"轻拍"是通过蜂巢外壁的电磁振动器在随机时间进行的,该振动器由一台计算机驱动,以 340 赫兹的频率提供 0.1 秒的脉冲。蜜蜂的反应由蜂巢框架中间嵌入的加速度计记录,该加速度计对昆虫的振动非常敏感。研究人员发现,在夏季,健康的蜂群很少关注脉冲信号,因为蜜蜂忙于觅食、照顾幼蜂和维护蜂巢。蜜蜂除了在听到脉冲信号时会瞬间凝固外,在忙于自己的事情时几乎没有任何反应信号。冬天来临时,反应信号会更强烈,而春天天气转暖后,反应信号又会消失。对研究人员来说,冬季的反应表明蜂群聚集在一起取暖,而且很健康。在研究人员检查的九个蜂群中,有一个蜂群的健康状况严重恶化,在整个夏季,在蜂群缓慢衰退的同时,它是唯一一个持续表现出强烈、易于测量、持续时间长的嗡嗡声反应的蜂群。虽然不能一概而论,但研究人员希望这种信号可能预示着"至少在活跃季节会出现一些健康问题"。本奇克说:"在冬季,蜜蜂应该非常安逸,而在夏季,除非它们身体不适,否则应该非常活跃。我们首创的方法还可以测试蜂群的流动性,从另一个方面揭示蜂群在蜂巢内的健康和生理状况。我们的测量方法可以非侵入性地揭示蜂群的流动性、蜂群的集群和休息状态,并能检测到蜂王在活跃季节的缺席情况"。研究人员说,他们的方法可以从蜂巢内部客观地测量蜂群的健康状况。据他们所知,这是首次证明类似于群体"反射弧"现象的研究,而这种现象在无脊椎动物中从未见过。在脊椎动物中,反射弧能对潜在的有害外部刺激做出快速、不自主的反应。举例来说,当你的手碰到滚烫的炉子时会自动抽回去。"一些养蜂人会在冬天用手敲打蜂巢,检查并倾听蜂群是否发出积极的嗡嗡声,以显示蜂群的活力,"本奇克说。"然而,直到现在,人们还从未仔细研究过这一简单测试的潜在意义。"研究人员认为,反应信号的强度还可以让养蜂人了解蜂群的规模。希望他们的研究能开发出一种设备,向养蜂人实时传递蜂群健康信息,以便更好地管理蜂群。这项研究发表在《科学报告》杂志上,比利时根特大学和葡萄牙科英布拉大学的研究人员也参与了这项研究。 ... PC版: 手机版:

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