Science:研究发现蜜蜂或许也有个性

2012-03-09 11:44 · wenmingw

发表在Science上的一项研究认为,寻找刺激并不是人类和其他脊椎动物的专利。一些蜜蜂相比其他的蜜蜂也更喜欢冒险。

导读:发表在Science上的一项研究认为,寻找刺激并不是人类和其他脊椎动物的专利。一些蜜蜂相比其他的蜜蜂也更喜欢冒险。

研究表明,蜜蜂在个性上具有显著的差异(图:L. Brian Stauffer)

研究人员报告说,在某个与人类寻找刺激相关的分子路径上,这些“猎奇”的蜜蜂的大脑表现出截然不同的基因活性模式。这些发现为了解蜜蜂蜂群的内部生活打来了一扇窗户。蜜蜂一度被认为是高度受管制的生物,其中一部分扮演特定的角色(如授奶蜂或工蜂)来服侍蜂后。现在,主导该项研究的伊利诺伊大学昆虫学教授Gene Robinson说,研究发现个别蜜蜂实际上在它们执行特定任务的欲望与意愿上并不相同。这些差异一定程度可能是由于蜜蜂的个性造成的,他说。

Gene Robinson说:“对于人类来说,在“猎奇”上的差别是个性表现。那么昆虫也具有个性吗?”

Robinson和他的同事对蜜蜂的两种看起来像是“猎奇”的行为进行了研究:寻找巢的位置和寻找食物。

当一群蜂规模发展超过其蜂巢的承受能力时,蜂群会分开,其中一部分必须寻找合适的新家。在这个关键时刻,一少部分勇敢的蜜蜂—不超过需要分出去的蜂群总数的5%—会飞出去寻找蜂巢。研究人员发现,这些被叫做蜂巢侦察兵的蜜蜂先比它们的其他同伴变成食物侦测者的可能性平均要高3.4倍。

“个性研究有个黄金标准,那就是如果你在不同的环境中表现出相同的行为倾向,那这就可以称为性格特质,”Robison说道。他说,一些特定的蜜蜂不仅表现出“猎奇”的特征、并且它们的这种“飞更远”的意愿或渴望对于整个蜂群的生命也非常重要。

研究人员希望可以探明蜜蜂行为上的这些差异的分子基础。他们使用全基因组微阵列分析来寻找侦测蜂和非侦测蜂大脑中数千个基因活性上的差别。

“人们一直试图了解人类和动物“猎奇”行为的基础,”Robinson说。“很多的观点都与大脑奖励系统与某些体验间的关系有关。”

研究人员在侦测蜂与非侦测蜂的大脑中发现数千个截然不同的基因活性差异。

Robinson说:“鉴于侦测蜂和非侦测蜂都是工蜂,它们之间的大量差异出乎意料,超过了我们的预期。”

在这些具有不同表达的基因中,其中一些与儿茶酚胺、谷氨酸酯及γ氨基丁酸(GABA)信号有关。研究人员专注于这些是因为它们涉及脊椎动物中对“猎奇”的调节以及对奖励的反应。

为了测试大脑信号的改变是否导致“猎奇”,研究人员对数个蜂群进行处理,使它们大脑中的这些化学物质增加或受抑制。用谷氨酸酯或酚乙醇胺进行的处理增加了以前不进行侦测的蜜蜂的侦查行为。研究人员发现,阻断多巴胺会降低侦查行为。

“我们的结果表明,在人类和其他脊椎动物中存在的“猎奇”的行为在昆虫中也存在。”Robinson说。“我们可以看到相同的行为差异及分子基础。”

Robinson说,这些研究也表明昆虫、人类和其他动物在行为进化中使用相同的遗传“工具箱”。在这个工具箱中的工具—编码特定分子路径的基因—可能在相同类型的行为中发挥作用,不过各个物种是以自己不同的方式来适应这些分子路径。

Robinson说:“相同的分子路径似乎在进化中被重复使用,从而导致在“猎奇”上的个体差异的出现。 ”


Molecular Determinants of Scouting Behavior in Honey Bees

Zhengzheng S. Liang, Trang Nguyen, Heather R. Mattila, Sandra L. Rodriguez-Zas, Thomas D. Seeley, Gene E. Robinson

Little is known about the molecular basis of differences in behavior among individuals. Here we report consistent novelty-seeking behavior, across different contexts, among honey bees in their tendency to scout for food sources and nest sites, and we reveal some of the molecular underpinnings of this behavior relative to foragers that do not scout. Food scouts showed extensive differences in brain gene expression relative to other foragers, including differences related to catecholamine, glutamate, and γ-aminobutyric acid signaling. Octopamine and glutamate treatments increased the likelihood of scouting, whereas dopamine antagonist treatment decreased it. These findings demonstrate intriguing similarities in human and insect novelty seeking and suggest that this trait, which presumably evolved independently in these two lineages, may be subserved by conserved molecular components.

文献链接:https://www.sciencemag.org/content/335/6073/1225

关键词: 蜜蜂 Science