<p>指南者留学全国统一咨询热线：<a href="tel:4001831832" style="color:#1677ff; text-decoration:none;">400-183-1832</a>，全国各地区、各分公司联系方式均为此号码。</p><p>现在是英国的春天。水仙花盛开了。一只黄蜂后(Vespula)从你的阁楼里飞出来，因为冬眠而昏昏欲睡，渴望花蜜。她开始搭建一个纸巢来养家。这将是一个大家庭。但现在，她独自工作。</p> <p>&nbsp;</p> <p>与蜜蜂和蚂蚁等其他群居昆虫相比，对黄蜂的研究很少。但黄蜂社会是社会昆虫(群居昆虫)的一个迷人的例子，因为它们的社会是如此多样化。将它们的基因组成与其他群居昆虫进行比较有助于我们理解动物社会是如何进化的。</p> <p>&nbsp;</p> <p>我的团队对九种黄蜂的社会行为相关基因进行了测序，以探索是什么造就了蜂王(或工蜂)。我们的发现挑战了一种流行的科学观点，即使昆虫社会运转的分子机制。</p> <p>&nbsp;</p> <p>以蜂后和工蜂等级为形式的共同劳动分工，是所有群居昆虫成功的秘密。膜翅目昆虫至少独立进化了8次，即蜜蜂、黄蜂和蚂蚁。</p> <p>&nbsp;</p> <p>当它的第一个孩子孵化出来时，黄外套女王就变成了一个专门的产卵者。她的工蜂后代将接手扩大巢穴，寻找猎物喂给弟弟妹妹。工蜂永远不会成为女王。就像你身体里的组织一样，蜂王和她的工蜂在它们之间分工:两种形式的黄蜂之间无缝合作。</p> <p>&nbsp;</p> <p>相比之下，在其他社会中，比如特立尼达的Metapolybia黄蜂，许多蚁后和工蜂会一起寻找新的筑巢地。蜂群选择了一根树干，开始建造一个类似于牛拍的纸巢。</p> <p>&nbsp;</p> <p>现在有很多蜂王和工蜂，但在几周的筑巢后，一个蜂王统治了。科学家们不知道蜂王是如何被选中的，但那些没有通过最终筛选的蜂王就像工蜂一样。年轻的Metapolybia工蜂是&ldquo;全能的&rdquo;，这意味着如果常驻蚁后死亡，它们可以成为蚁后。然而，年长的工蜂已经经历了一种昆虫的&ldquo;更年期&rdquo;，无法繁殖。</p> <p>&nbsp;</p> <p>其他的黄蜂社会则更为简单。以生活在巴拿马运河沿岸的波里斯纸黄蜂为例，它们的巢像旧鞋鞋底一样挂在树上、桥上和房子上。几十个栗子的身体坐在一个巢里:每一个雌性都是全能的，但在任何时候只有一只黄蜂是女王。当女王去世时，等级制度就会崩溃，他们会激烈地争夺她的位置。</p> <p>&nbsp;</p> <p>由于分子生物学的进步，我们现在知道昆虫社会中的蜂后和工蜂是同一基因组(细胞内发现的一整套DNA指令)的不同表达。生理和行为上的差异使得不同种姓能够执行他们的专门任务，这是因为群体的共享基因被不同地激活。在蜜蜂中，蜂王和工蜂之间有数百个基因。在火蚁、大黄蜂和纸黄蜂中，一些相同的基因将种姓分开。有一个共享的社会工具包。</p> <p>&nbsp;</p> <p>至少科学家们是这么认为的。</p> <p>&nbsp;</p> <p>一个问题是，比较不同物种、不同方法和不同实验室的数据是很棘手的。你不是在比较同类。研究人员倾向于关注少数受欢迎的物种，不同的实验室可能会以不同的方式得出结果。比较数据集是很困难的，因为我们很容易陷入这样的陷阱，即在社会工具包中为&ldquo;通常的嫌疑人&rdquo;挑选我们期望看到的基因。</p> <p>&nbsp;</p> <p>我的团队着眼于大局。我们对来自全球9个属(生物类)的群居黄蜂大脑中激活的基因进行了测序，其中包括动物王国中已知的一些最简单和最复杂社会的代表。我们之所以关注大脑，是因为大脑基因组激活的差异塑造了觅食、交配和筑巢等行为，以及产卵等生理行为。我们还对所有物种使用了相同的采样和测序技术。</p> <p>&nbsp;</p> <p>我们使用人工智能(AI)是因为计算机比人类更擅长发现模式，因为它们可以更快地处理更复杂的模式。他们也更客观。计算机经过训练可以识别种姓。然后，我们要求它根据样本中哪些基因被激活的模式，将样本分类为蚁后或工蜂。</p> <p>&nbsp;</p> <p>如果社会工具包假说是正确的，我们应该看到所有物种的蚁后和工蜂都有大量共享的激活配置文件。</p> <p>&nbsp;</p> <p>机器发现了一些证据。从超过5000个同源基因(所有物种共有的基因)中，计算机正确地识别了9个物种中的7个的蚁后和工蜂。有趣的是，与工蜂相比，蚁后具有更多的非活性基因，这可能是因为工蜂执行的任务范围更广，而蚁后则是产卵专家。</p> <p>&nbsp;</p> <p>但社会的复杂性也很重要。我们的人工智能方法表明，共享的分子工具包为更简单的社会提供了足够的基本配方。但是更复杂的社会需要更多的分子过程。尤其是那些超级生物，比如黄夹克黄蜂。</p> <p>&nbsp;</p> <p>用来制造万能的纸黄蜂工蜂的机器，不一定与制造一个终生致力于不育的黄夹克工蜂所需的机器相同。</p> <p>&nbsp;</p> <p>我们的研究结果表明，社会生活的分子工具包比以前想象的要复杂得多。我的团队的研究发现，群落的类型影响着进化对生命的构建模块进行修补以创建社会的方式。</p> <p>&nbsp;</p> <p>生命史使这个问题更加复杂。一个物种是独自筑巢(如黄夹克)，还是与一群其他蚁后和工蜂(如Metapolybia)一起筑巢，也会影响社会工具包。</p> <p>&nbsp;</p> <p>将我们的科学焦点限制在少数流行物种上，让我们对进化的伟大实验&mdash;&mdash;社会&mdash;&mdash;有了狭隘的看法。从简单的群体(如纸黄蜂)到高度复杂的超有机体机器(如黄夹克)的转变可能需要分子机制的根本性转变。就像生活中所有最大的挑战一样，创新是成功的关键。</p> <p>&nbsp;</p> <p>本文最初发表于2023年3月30日的The Conversation</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。</p> </blockquote>