編者按：近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蜜蜂研究所傳粉昆蟲繁殖與授粉應(yīng)用團(tuán)隊(duì)牽頭，聯(lián)合上海索勝生物科技有限公司、倫敦大學(xué)皇家霍洛威學(xué)院、德國美因茨約翰內(nèi)斯古騰堡大學(xué)等機(jī)構(gòu)在《自然·通訊（Nature Communications）》發(fā)表了最新研究成果。這項(xiàng)研究挑戰(zhàn)了“超有機(jī)體工蜂羽化前決定的終身不能交配”的觀點(diǎn)，揭開了超有機(jī)體熊蜂級型進(jìn)化的一個(gè)千古之謎，這是理解超有機(jī)體進(jìn)化的一次重大飛躍。
本文采訪了論文中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蜜蜂研究所第一作者莊明省、通訊作者李繼蓮研究員，一起了解他們?nèi)绾伟l(fā)現(xiàn)工蜂也能“變身”蜂王，顛覆我們的認(rèn)知。
問：請問研究團(tuán)隊(duì)是如何發(fā)現(xiàn)熊蜂工蜂并非終身不交配的？為什么會想要研究這個(gè)？
李繼蓮：說來話長了，我在十多年前就開始關(guān)注熊蜂人工授精，由于種種原因沒有執(zhí)行下去。但是一直沒有放棄，直到認(rèn)識一位會做蜜蜂人工授精的學(xué)生。
莊明?。何矣浀煤芮宄鞘?019年11月26日中國養(yǎng)蜂學(xué)會40周年的會議上，和李老師第一次見，就猶如已經(jīng)認(rèn)識了許久，我們相談甚歡，于是我們一拍即合就去嘗試做熊蜂人工授精。
在嘗試熊蜂人工授精時(shí)，偶然地使用了熊蜂工蜂進(jìn)行人工授精練習(xí)，發(fā)現(xiàn)授精的工蜂的精子竟然轉(zhuǎn)移到工蜂的受精囊內(nèi)，當(dāng)時(shí)心里產(chǎn)生了一種想法，授精后是否能產(chǎn)下受精卵呢？把這件事告知李老師后，她既驚喜又覺得不可思議，于是開始了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，在嘗試第一次和第二次的時(shí)候都是失敗的，工蜂都死了，在第三次的時(shí)候有一只成活了孵化出了工蜂。那時(shí)我只覺得好神奇，但是李老師卻不一樣，她非常重視這個(gè)現(xiàn)象，她說這個(gè)科學(xué)問題我們需要解決。
現(xiàn)在回想起來這應(yīng)該就是一位科研人員的敏銳之處吧，也讓我知道了這就是科學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)科學(xué)問題，然后去解決這個(gè)問題。這就是這個(gè)研究的起始。
問：研究團(tuán)隊(duì)在研究過程中遇到了哪些挑戰(zhàn)？
李繼蓮：最大的難題就是偶爾發(fā)現(xiàn)熊蜂工蜂能交配，但是不知道在何種狀態(tài)下可以交配。最深刻的就是我們驗(yàn)證這個(gè)工蜂交配實(shí)驗(yàn)過程中，一直在嘗試各種條件下工蜂能否交配，都沒有獲得成果，莊明省一次半夜起來觀察蜂，他突然發(fā)現(xiàn)剛出房沒多久的工蜂也會互相攻擊，第二天他告訴我這個(gè)現(xiàn)象，猜測是不是工蜂受到社會環(huán)境的抑制才不能交配，那么也就是說工蜂孤立了就可以交配了，于是我們開始做這個(gè)驗(yàn)證，在看到孤立后的工蜂像蜂王一樣交配，當(dāng)時(shí)的心情難以言表，真的是太激動，同時(shí)也倍感這些生物的神秘。
問：熊蜂工蜂保留了完整的受精囊卻終身不能交配的原因是什么？
李繼蓮：2000年科學(xué)家們解剖比較熊蜂的工蜂和蜂王生殖器官的時(shí)候發(fā)現(xiàn)熊蜂工蜂具有和蜂王類似的受精囊，他們發(fā)現(xiàn)受精囊的生理結(jié)構(gòu)和分泌物和蜂王類似，只是大小不一樣，他們也提出工蜂為何還保留著受精囊卻不能交配的問題，但并沒有揭示熊蜂工蜂的受精囊是否有功能以及為何保留著完整且耗能的受精囊？難點(diǎn)可能有兩處，一是熊蜂人工授精技術(shù)是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜和困難的技術(shù)；二是沒有找到有力的證據(jù)說明工蜂具有交配能力。
問：為什么失王群的工蜂可獲得交配且繁殖出雌性后代的機(jī)會？
莊明?。何覀兊陌胍巴鈱?shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了失王群的工蜂可獲得交配且繁殖出雌性后代的機(jī)會，這可能是一種繁殖策略，以維持蜂群發(fā)展，應(yīng)對蜂王的早期損失。
問：研究結(jié)果對超有機(jī)體的進(jìn)化有什么影響？
李繼蓮：可以說是顛覆了已有的認(rèn)知，為社會性昆蟲熊蜂的進(jìn)化提供了新的理論指導(dǎo)，該研究結(jié)果可以解釋超有機(jī)體工蜂終身不交配卻保留完整受精囊的悖論，如果這些結(jié)果可以外推到其他類群，如胡蜂和某些螞蟻亞科中的工蜂保留了完整的受精囊卻不能交配。
這一結(jié)果揭示了工蜂終身不交配并不是向超有機(jī)體進(jìn)化過渡的先決條件，必將促使人們重新評估工蜂級型在這些社會蜂群中的作用，因?yàn)槌袡C(jī)體是陸地生命的主要模式生物之一。該研究的前沿和綜合性，以及超有機(jī)體的進(jìn)化和生態(tài)重要性，具有重要的科學(xué)價(jià)值。
問：研究結(jié)果對瀕危熊蜂物種的保護(hù)有哪些啟示？
李繼蓮：人們還可以利用工蜂的交配和繁殖能力為對抗全球熊蜂數(shù)量下降提供一個(gè)令人興奮的新措施。稀有和瀕危物種的熊蜂工蜂進(jìn)行人工授精，可用于產(chǎn)生大量可繁殖的熊蜂蜂王，并將它們放歸棲息地，對熊蜂多樣性的保護(hù)起到重要作用。
問：請問未來研究團(tuán)隊(duì)還有哪些研究方向？
李繼蓮：工蜂交配被抑制的機(jī)制，級型分化的機(jī)理等熊蜂生物學(xué)研究，都是未來需要研究的，我們會繼續(xù)探究熊蜂的神秘世界。
知識點(diǎn)：
蜂界疑云
超有機(jī)體熊蜂屬于社會性昆蟲中級型分化群體，其主要進(jìn)化規(guī)律之一就是羽化前級型決定的蜂王注定能交配，而工蜂終身不進(jìn)行交配，蜜蜂、螞蟻等其他超有機(jī)體的工蜂失去或只保留了退化的受精囊結(jié)構(gòu)。然而進(jìn)化了已有2500萬-4000萬年的超有機(jī)體熊蜂工蜂仍然保留著完整的受精囊卻終身不能交配，這成為學(xué)界長久以來的一個(gè)未解之謎。
專家簡介：李繼蓮，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蜜蜂研究所研究員，傳粉昆蟲繁殖與授粉應(yīng)用團(tuán)隊(duì)首席科學(xué)家，中國養(yǎng)蜂學(xué)會蜜源與授粉專業(yè)委員會主任，上述論文通訊作者。莊明省，傳粉昆蟲繁殖與授粉應(yīng)用團(tuán)隊(duì)成員，上述論文第一作者。
