社会性昆虫的亲属辨认

湖北天马养蜂场2011-08-02 13:23:06蜜蜂的行为2873

1964年,W.D.Hamilton为利他行为以及其他行为提出了遗传基因理论,这就是被人们接受的亲属选择学说,他的理论很快被学术界认可,并广泛应用。然而,在后来15年里,仍没有弄清动物是怎样评定亲缘关系或基因关系。目前这种情况已经改变,辨别亲属与非亲属不仅在蚂蚁、蜜蜂和黄蜂中,而且在其它的无脊椎动物、鱼、青蛙、蟾蜍、鸟类以及各种哺乳动物中也已有报道。

亲属选择理论对社会昆虫的研究人员来说非常有吸引力。在膜翅目昆虫中,雌性昆虫与其全姐妹的亲缘关系比其女儿要近,这就明显使亲缘选择更有选择趋势。很多膜翅目社会性昆虫的“王”会与几只雄性昆虫交配,从而产下不同父系的女儿。这意味着工“职”可能会培育出与全姐妹一样多或更多的半姐妹。假如工“职”有鉴别全姐妹和半姐妹的能力,他们就会给全姐妹优先权或优惠,集中控制在亲缘选择上。正因为如此,亲属辨认及其机制为膜翅目社会昆虫研究人员产生兴趣。

最为明显,也最能证实亲属辨认还是在汗蜂蜂群,这种蜂聚居在土壤的洞穴里,通常有一只汗蜂充当警卫蜂,守卫在洞穴进口处,阻止同种外来蜂群或寄生蜂进入。研究人员在实验室的人工蜂巢中培育出这种蜂,并介绍非本群的入侵蜂或守卫蜂。入侵蜂与守卫蜂的亲缘关系是已知的。检测了14种亲缘关系的情况。结果显示:入侵蜂的接受性依赖于入侵蜂与守卫蜂的亲缘关系;守卫蜂熟悉它们蜂巢的气味并以这种气味作为守卫的依据,它们接受或拒绝入侵蜂主要以人侵蜂与蜂巢气味是否有相似性(表面似乎不是)。这也说明如果汗蜂通过它们的气味来区别,那么也就不能鉴别出她的全姐妹和半姐妹。

西方蜜蜂常常被用于亲属辨认的社会性昆虫,通常认为工蜂通过亲缘关系来辨认蜂王。最新研究发现,蜜蜂工蜂对待全姐妹幼虫和半姐妹幼虫的方式有所不同。众所周知,蜜蜂的蜂群有不同的父系,因蜂王会与多只雄蜂交配,并用不同雄蜂的精子受精产生双倍体卵,从而出现不同的“亚家庭”。

蚂蚁也常被用作亲属辨认研究。研究人员发现,蚂蚁通过个体产生的特定辨认标记(可能是信息素)进行辨认,这表明这种蚂蚁有区分全姐妹与半姐妹的能力。通过信息等级,主要是蜂王产生的信息物质传播到整个群体,工蚁能很明显的区分全姐妹与半姐妹。其他属的蚁类,如O.dontomachus、Acromyrmex和Cataglyphis,他们能辨认本群与非本群成员,但不能区别本群内成员的亲缘关系。如在Cataglyphis属内,工蚁在成蚁时能通过其在幼虫期熟悉的气味来鉴别是否是本群成员。

纸黄蜂属马蜂属,能进行群间辨认。这些黄蜂熟悉蜂巢内的气味(可能是巢脾上的气味),从而羽化后获知辨认标记。

亲属辨认或群间辨认的机制很可能不同,甚至会有些矛盾。真社群性昆虫如黄蜂和汗蜂,不能辨认不同父系的个体;而在许多高社会群体如蜜蜂和有些蚂蚁,它们有一种机制使其能够辨认。通过亲缘选择观点,期盼真社群性昆虫能够辨认全姐妹和半姐妹,为亲缘选择恢复强有力的角色。湖北天马养蜂场,加我们的微信一起学养蜂。

引自《中国蜂业》2007(50)

吴小波黄康译