罕见!蜜蜂可能会从它们的母亲那里继承利他行为，蜜蜂是少数表现出利他行为的动物物种之一，其中一些个体放弃自己的繁殖来帮助他人，但目前的研究首次表明，雌性基因可以将利他行为传递给后代。

工蜂通过传播蜂王的信息素并抑制自己的繁殖来表现出利他主义。图片来源：肖恩·布雷斯纳汉

　　真正的利他行为在动物中是罕见的，但宾夕法尼亚州立大学研究人员的一项新研究发现蜜蜂表现出这种特征。此外，他们发现遗传的进化之战可能决定他们从父母那里继承遗传。

　　在这项发表在《分子生态学》杂志上的研究中，研究人员检查了工蜂(总是雌性)“随从”行为背后的遗传学。工蜂接触到蜂王的信息素后，它们会关闭自己的卵巢，帮助将信息素传播给其他工蜂，并照顾蜂王和她产下的卵。

　　这种行为被认为是无私的，因为它最终有利于蜂王生育后代的能力，而工蜂则保持不育。对于蜜蜂来说，蜂王通常是蜂巢中所有(或几乎所有)蜜蜂的母亲。

　　研究人员发现，使工蜂更容易接受这种信息素并因此更有可能表现出随从行为的基因可以从母蜂或父蜂遗传下来。然而，这些基因只有从母亲遗传下来时才会产生利他行为。

　　肖恩·布雷斯纳汉 (Sean Bresnahan) 是通讯作者、分子、细胞和综合生物科学学院间研究生学位项目的博士生、国家科学基金会研究生研究员，他说，除了深入了解蜜蜂的行为外，研究结果还表明，父母蜜蜂继承的某些基因会影响这些基因的表达方式，而这在昆虫中很难研究。

　　“人们常常认为不同的表型是基因序列或环境差异的结果，”他说。“但这项研究表明，这不仅仅是基因本身的差异，还在于基因是从哪一个亲本继承的。昆虫从其母亲那里获得基因的本质决定了，无论基因序列是什么，它都可能会发生变化。”行为与来自父亲的基因副本不同。”

　　宾夕法尼亚州立大学昆虫学教授、合著者克里斯蒂娜·格罗辛格 (Christina Grozinger) 表示，这项研究还支持基因组内冲突的亲属关系理论，该理论表明，母亲和父亲的基因在支持哪些行为、不支持哪些行为方面存在冲突。支持。

　　她说，虽然之前的研究表明，雄性基因可以支持哺乳动物、植物和蜜蜂的自私行为，但目前的研究首次表明，雌性基因可以将利他行为传递给后代。

　　格罗辛格说：“蜜蜂是少数表现出利他行为的动物物种之一，其中一些个体放弃自己的繁殖来帮助他人。”“这项研究揭示了这些行为的基因控制的一种非常微妙和意想不到的形式。通过我们的系统，我们看到来自母亲(女王)的基因正在支持她的后代的利他行为，这导致她的基因在后代中产生更多的拷贝。工蜂不生产自己的卵，而是支持蜂王的繁殖。这补充了我们之前的研究，该研究表明，父亲的基因支持工蜂的自私行为，蜜蜂将停止帮助蜂王，而专注于他们的蜂王。自己的繁殖。”

　　蜂王与多个雄性交配，因此工蜂具有相同的母亲但不同的父亲。布雷什纳汉解释说，这意味着他们彼此分享更多母亲的基因。

　　布雷什纳汉说：“这就是为什么基因组内冲突的亲缘理论预测从母亲遗传的基因将支持蜜蜂的利他行为。”“工蜂从帮助中获益更多，而不是与她的母亲和姐妹竞争——她们携带的工蜂基因拷贝比她自己繁殖的要多。相比之下，在雌性只交配一次的物种中，它反而父亲的基因预计会支持利他行为。”

　　在这项研究中，研究人员杂交了六种不同谱系的蜜蜂——据布雷斯纳汉说，这在哺乳动物或植物中相对容易，但在昆虫中则困难得多。他说，如果没有德克萨斯农工大学合著者朱莉安娜·兰格尔 (Juliana Rangel) 以及与罗宾·安德伍德 (Robyn Underwood) 共同负责皇后区(蜜蜂)生产和授精教育项目的凯特·安东 (Kate Anton) 的蜜蜂育种专业知识，这项研究就不可能实现在宾夕法尼亚州立大学扩展。

　　在蜜蜂种群杂交且后代足够大后，研究人员评估了工蜂对引发随从行为的信息素的反应，以及蜜蜂是否因信息素而使卵巢失活。

　　Bresnahan 说：“最后，我们使用 RNA 测序来观察工蚁的全基因组基因表达，但重要的是，我们还对这些杂交亲本的基因组进行了测序。”“因此，我们可以为父母开发个性化基因组，然后将工人的基因表达映射回每个父母，并找出哪个父母的该基因副本正在表达。”

　　为了试图想象基因组内发生的这种冲突，布雷斯纳汉说，他们使用了不同的技术，包括机器学习来检查基因调控网络，或由相似转录因子调控的基因组，以产生相似的表达模式。研究人员研究了基因和转录因子(可以打开或关闭基因的蛋白质)之间的关系，这些蛋白质是从母亲的副本中表达的，以及从父亲的副本中表达的，以确定一个可能试图抵消另一个的影响的地方。

　　最终，他们能够识别具有基因组内冲突的基因调控网络，发现更多的基因表达具有亲代偏见。这种源于母本或父本的表达偏差是基因组内冲突的标志，研究人员表示，与使用随机选择的基因构建网络相比，这种偏差出现的频率更高。此外，这些网络由先前研究表明与随从行为相关的基因组成。

　　格罗辛格说：“观察基因组内冲突非常困难，因此很少有研究探讨它在行为和其他特征变异中所起的作用。”他指出，该小组之前的研究揭示了工蜂的卵巢激活和攻击性，其中意味着自私行为。

　　“事实上，这是我们发现基因组内冲突导致蜜蜂变异的第三种行为，这表明基因组内冲突可能会塑造蜜蜂和其他物种的许多类型的性状。希望我们的研究能够提供一个框架和灵感其他科学家检查其植物和动物物种的基因组内冲突，”格罗辛格补充道。

　　David Galbraith，宾夕法尼亚州立大学校友、杨森制药公司高级科学家;Rong Ma，宾夕法尼亚州立大学校友、Visa 高级数据科学家;Kate Anton，宾夕法尼亚州立大学研究技术专家;德克萨斯农工大学的朱莉安娜·兰格尔 (Juliana Rangel) 也参与了这项工作。

　　更多信息：Sean T. Bresnahan 等人，超越冲突：基因组内冲突的亲属关系理论预测利他行为的个体差异，分子生态学(2023)。期刊信息：分子生态学