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科学家刚刚发现了蜂王形成的真正机制

2026-07-29 07:02:21 农业科技 阅读

数十年来,科学家们一直认为蜂王浆是将普通蜜蜂幼虫转变为蜂王的秘密成分。新研究揭示,这一过程远比想象中非凡:年轻的工蜂利用特制的蜡建造特殊的“王室摇篮”,仔细调节温度与湿度,并投入整支侍从队伍来培育未来的蜂王。

一项新研究表明,现实情况要复杂得多。

研究人员发现,未来的蜂王是在由年轻工蜂建造的专门设计的哺育室中长大的。这些哺育室提供了独特的蜂蜡、更温暖的环境以及专门的照料,有助于引导幼虫发育成健康的蜂王。

发表在《自然》杂志上的这些发现表明,被称为王台的结构——有时被称为“皇家摇篮”——不仅仅是保护性的容器。它们是精心构建的环境,在蜂王发育中起着关键作用。研究小组还发现了一群以前未知的年轻工蜂,被称为“王台建造者”,它们似乎特别适合创造和维护这些哺育室。

“旧的观点相对简单:取一枚卵,将其移入王台,喂食蜂王浆,你就会得到一只蜂王,”加州大学河滨分校综合蜜蜂研究中心(CIBER)主任、昆虫学家鲍里斯·贝尔说,他的实验室参与了这项工作。“我们发现这背后有一整套机制。这比我们想象的要复杂得多。”

蜂王需要的不仅仅是蜂王浆

蜂王和工蜂的生命起点几乎相同,都是从几乎完全相同的卵中孵化出来的。尽管起点相似,但蜂王体型更大,发育更快,寿命也比工蜂长得多。它们也是蜂群中唯一产卵的雌性,负责繁衍下一代蜜蜂。

 

几十年来,研究人员一直认为蜂王浆——一种由工蜂喂给幼龄幼虫的营养丰富物质——是这种戏剧性转变的主要驱动力。

这项新研究表明,仅靠营养无法解释所发生的一切。

科学家们结合使用热成像、行为监测、材料科学技术和化学分析,检查了培育蜂王的环境。他们发现,王台与用于培育工蜂的常见六边形巢房之间存在重大差异。

王台的特殊作用

王台具有独特的花生状外形,由在物理和化学性质上不同于普通蜂巢蜡的蜂蜡构建而成。这种材料密度较低,柔韧性更好,更能保持热量和水分,为蜂王发育创造了有利条件。

研究人员还在蜂蜡的脂肪酸和化学信号方面发现了差异,表明王台提供了独特的发育环境。

 

为了确定这些哺育室是否真的影响发育,研究小组分别在由蜂王蜡或标准工蜂蜡制成的巢房中培育蜂王幼虫。即使两组幼虫获得的食物相同,在工蜂蜡中培育的幼虫死亡率更高,且最终发育成的蜂王体型较小。

结果表明,在塑造未来蜂王的过程中,周围环境与饮食同样重要。

认识王台建造者

这项研究还揭示了负责创建和维护这些皇家哺育室的工蜂。

这些被称为“王台建造者”的蜜蜂通常比蜂群中的许多其他工蜂更年轻。在照料发育中的蜂王时,它们保持着较高的体温,并经历似乎与其特殊角色相关的生理变化。

这种额外的热量可能有助于解释为什么蜂王发育得如此之快。蜂王大约在16天内发育成熟,而工蜂则需要大约21天。当蜂群急需新蜂王时,这种更快的发育速度至关重要。

王台建造者不仅仅是重复使用现有的蜂蜡,它们还会主动收集、修改和丰富用于皇家哺育室的材料。它们的身体还激活了与蜂蜡生产相关的不同生物通路,有效地改变了它们在执行此任务时的运作方式。

为了观察这些材料是如何收集的,研究人员向普通蜂巢中添加了微量的石墨。随着时间的推移,王台内部出现了变黑的蜂蜡,表明工蜂正在选择性地收集并转化蜂巢其他地方的材料,用于蜂王的发育。

蜂群内部的皇家宫廷

贝尔认为,这一过程比典型的昆虫育儿室更像是一个高度有组织的体系。

证据表明,这是蜂群为产生其下一任统治者而做出的高度协调的努力。

“你可以把它想象成类似白金汉宫的地方,”他说,“有一群专门的蜜蜂完全专注于培育蜂王,如果它们做不好,蜂群就无法繁殖。”

研究人员在亚洲和欧洲蜜蜂物种中都观察到了相同的模式,这表明这种策略在很久以前就进化出来了,并且可能在蜜蜂中广泛存在。

该项目汇集了行为学、生理学、化学、材料科学和基因组学方面的专家。项目由加州大学河滨分校前博士后研究员 Yu Fang 和 Yahya Al Naggar 领导。

“就其协作性质而言,该项目反映了 CIBER 更广泛的理念,即将不同学科聚集在一起解决复杂的生物学问题,”贝尔说。

这一发现对蜜蜂之外的意义

这些发现可能具有超越蜜蜂本身的意义。它们表明,生物的发育可能不仅受遗传和营养的影响,还受生物所经历的物理和社会环境的影响。

多年来,蜂王似乎提供了生物学中最简单的发育例子之一:特殊的食物造就了特殊的昆虫。这项研究描绘了一幅更丰富的图景。蜂王不仅仅是靠蜂王浆诞生的。相反,整个蜂群协同工作,为其成功创造了必要的条件。

“这项工作突显了昆虫社会中存在的巨大复杂性,”贝尔说。“蜂群不仅仅是个体的集合。它们作为能够构建自身环境的整合生物系统发挥作用。”

信息来源

Story Source:

Materials provided by University of California - Riverside. Note: Content may be edited for style and length.

Journal Reference:

Yu Fang, Beibei Ma, Xiaolu Jin, Anja Buttstedt, Yahya Al Naggar, Kathy Darragh, Huafeng Tian, Yin Zhu, Guan Yang, Yiying Yang, Yuan Huang, Wanli Li, Rumeng Xu, Jianke Li, Fuliang Hu, Liming Wu, Wenjun Peng, Xiaofeng Xue, Boris Baer, Kai Wang. Queen cell architecture shapes honey bee queen development. Nature, 2026; 654 (8119): 689 DOI: 10.1038/s41586-026-10534-3

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