社會性昆蟲的親屬辨認
1964年,W.D.Hamilton為利他行為以及其他行為提出了遺傳基因理論,這就是被人們接受的親屬選擇學說,他的理論很快被學術界認可,并廣泛應用。然而,在后來15年里,仍沒有弄清動物是怎樣評定親緣關系或基因關系。目前這種情況已經改變,辨別親屬與非親屬不僅在螞蟻、蜜蜂和黃蜂中,而且在其它的無脊椎動物、魚、青蛙、蟾蜍、鳥類以及各種哺乳動物中也已有報道。
親屬選擇理論對社會昆蟲的研究人員來說非常有吸引力。在膜翅目昆蟲中,雌性昆蟲與其全姐妹的親緣關系比其女兒要近,這就明顯使親緣選擇更有選擇趨勢。很多膜翅目社會性昆蟲的“王”會與幾只雄性昆蟲交配,從而產下不同父系的女兒。這意味著工“職”可能會培育出與全姐妹一樣多或更多的半姐妹。假如工“職”有鑒別全姐妹和半姐妹的能力,他們就會給全姐妹優先權或優惠,集中控制在親緣選擇上。正因為如此,親屬辨認及其機制為膜翅目社會昆蟲研究人員產生興趣。
最為明顯,也最能證實親屬辨認還是在汗蜂蜂群,這種蜂聚居在土壤的洞穴里,通常有一只汗蜂充當警衛蜂,守衛在洞穴進口處,阻止同種外來蜂群或寄生蜂進入。研究人員在實驗室的人工蜂巢中培育出這種蜂,并介紹非本群的入侵蜂或守衛蜂。入侵蜂與守衛蜂的親緣關系是已知的。檢測了14種親緣關系的情況。結果顯示:入侵蜂的接受性依賴于入侵蜂與守衛蜂的親緣關系;守衛蜂熟悉它們蜂巢的氣味并以這種氣味作為守衛的依據,它們接受或拒絕入侵蜂主要以人侵蜂與蜂巢氣味是否有相似性(表面似乎不是)。這也說明如果汗蜂通過它們的氣味來區別,那么也就不能鑒別出她的全姐妹和半姐妹。
西方蜜蜂常常被用于親屬辨認的社會性昆蟲,通常認為工蜂通過親緣關系來辨認蜂王。最新研究發現,蜜蜂工蜂對待全姐妹幼蟲和半姐妹幼蟲的方式有所不同。眾所周知,蜜蜂的蜂群有不同的父系,因蜂王會與多只雄蜂交配,并用不同雄蜂的******受精產生雙倍體卵,從而出現不同的“亞家庭”。
螞蟻也常被用作親屬辨認研究。研究人員發現,螞蟻通過個體產生的特定辨認標記(可能是信息素)進行辨認,這表明這種螞蟻有區分全姐妹與半姐妹的能力。通過信息等級,主要是蜂王產生的信息物質傳播到整個群體,工蟻能很明顯的區分全姐妹與半姐妹。其他屬的蟻類,如 O.dontomachus、Acromyrmex和Cataglyphis,他們能辨認本群與非本群成員,但不能區別本群內成員的親緣關系。如在Cataglyphis屬內,工蟻在成蟻時能通過其在幼蟲期熟悉的氣味來鑒別是否是本群成員。
紙黃蜂屬馬蜂屬,能進行群間辨認。這些黃蜂熟悉蜂巢內的氣味(可能是巢脾上的氣味),從而羽化后獲知辨認標記。
親屬辨認或群間辨認的機制很可能不同,甚至會有些矛盾。真社群性昆蟲如黃蜂和汗蜂,不能辨認不同父系的個體;而在許多高社會群體如蜜蜂和有些螞蟻,它們有一種機制使其能夠辨認。通過親緣選擇觀點,期盼真社群性昆蟲能夠辨認全姐妹和半姐妹,為親緣選擇恢復強有力的角色。
引自《中國蜂業》2007(50)
吳小波 黃康 譯
1036上一篇:蜜蜂也會破解別人的信息