科学家发现蜜蜂性别基因 破解雄蜂无父谜团

德国、美国和挪威的科学家已经研究发现了决定蜜蜂性别的遗传信号，它揭示了为什么雄峰没有父亲，这一困扰了科学家150年之久的谜团，并且解释了为什么蜜蜂、蚂蚁和黄蜂总是形成群落生活。这项发现可以使养蜂变的更加容易。早在1845年，一位名叫约翰-德瑞恩的波兰教区的牧师就得出结论说，雄峰没有父亲，它们由未受精的卵子发育而来的，而受精卵则发育成雌蜂。后来的研究结果表明，德瑞恩的结论是正确的。科学家说，单倍体的雄峰基因是双倍体雌蜂基因的一半。大约有包括蜜蜂、蚂蚁和黄蜂在内的五分之一的动物种类都具有这种相似的性别决定系统，但是这其中所涉及到的基因和机制还没有被完全破译。科学家通过对蜜蜂体内基因的研究发现，雌蜂身体内有一种被叫做互补性别因子(csd)的基因的两个不同的副本，分别来自父母，它们能够形成活性蛋白质促使受精卵发育成雌峰，而未受精的卵子只有来自母亲的一个csd副本，只能发育成雄蜂。德国维藤博格的马丁-路德大学的马丁-贝恩和马丁-哈斯梅恩与美国加利福尼亚大学的罗伯特-佩奇和克姆-丰德克一起成功地分离出了csd。佩奇还说，csd存在于19种可供选择的版本中，又叫等位基因。雌蜂体内有两个含有不同等位基因的csd副本，而雄峰只含有一副。研究人员对处于发育状态的卵的研究表明，在卵排出12个小时后csd开始产生活性并且在整个发育过程中保持这种活性。科学家与挪威农业大学的史迪格-奥姆浩特合作，利用RNA干扰技术阻碍csd基因的活动性，结果导致雌卵发育成具有雄性性腺的昆虫，而同样的处理方法对雄卵却并不起作用。科学家对4种csd等位基因进行DNA排序后发现，csd具有高度的可变性。科学家还在雄峰和雌蜂体内找到了同样的等位基因，这一发现证明，不存在决定雌雄的等位基因。同时科学家还认为，由雌蜂体内的两个不同的csd版本制造的蛋白质能够形成一个单位，对性别决定的下一个步骤起作用，这种作用很可能是通过影响其他的基因来实现的。如果仅仅只有一个csd基因，那么就不能形成活性蛋白质，卵就只能发育成雄峰。佩奇说：“这种csd基因是促使蚂蚁、蜜蜂和黄蜂演变的主要因素，而且由于这种雌雄体内单双倍体的不同，它们这种群居的生活方式才得以延续。”因为雄峰只有一副基因，而一个巢内众多的雌蜂则拥有更为普遍的多副基因，这样它们可以在一起协作劳动，而不是仅仅和自己的后代在一起。但是这也会使种蜂呈下降趋势，因为有着两个副本的等位基因的受精卵可以先天的选择性别，一些卵就会发育成不育的单倍体雄蜂，工蜂发现这些不育的雄峰幼虫就会把它们消灭，这也正是为什么天生的蜜蜂群落很快消亡的原因。佩奇说，自从20世纪40年代以来，这个问题一直困扰着养蜂者，当我们懂得更多的时候，就想出了办法克服它。养蜂人利用不同互补性别因子的蜜蜂杂交，或者操纵基因使其成为能育蜜蜂。从而使得养蜂变得更加简单。