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    南非海角蜜蜂工蜂「完美自我複製」 可複製成蜂后接管蜂巢 專家:每年殺死當地 10% 蜂巢

    最新刊於《英國皇家學會報告 B》的研究發現,南非的海角蜜蜂(Apis mellifera capensis)的工蜂可「完美複製」自己,部份透過此種無性繁殖(parthenogenesis)的複製工蜂,甚至可成為蜂后,接管整個蜂巢。

    無性繁殖在昆蟲世界中並不少見,但擁有與雙親基因相同的後代卻很罕見,這是因為在繁殖過程中,遺傳物質在稱為重組(recombination)的過程中混合在一起,因此後代的基因組成也與雙親略有不同。然而,原產於南非南部的海角蜜蜂雌性工蜂,已經發展出不尋常的複製能力,有效地避免繁殖過程中的重組。

    領導是次研究的悉尼大學行為基因學教授 Benjamin Oldroyd 解釋,做法對海角蜜蜂有重要的好處。通常情況下,無性繁殖對蜜蜂來說可能是致命的,因為大約三分之一的基因會變成同系交配(inbred),令幼蜂無法存活。不過,海角蜜蜂工蜂完美地複製自己,所以每個複製都如「母親」一樣,在基因上保持健康。

    Oldroyd 又指,自 1990 年以來,有一隻複製工蜂一直複製「生產」了數億次。

    然而,複製體可能對整個蜂群的健康造成問題。一般而言,蜂后是整個蜂巢唯一有繁殖能力的個體,而其他蜜蜂則各司其職保持蜂群健康。如果蜂巢因某些原因受干擾,工蜂開始複製自己,這種微妙的平衡就會被破壞。在某些情況下,其中一個複製體甚至可成為蜂后,但蜂巢已經失去原有功能。

    Oldroyd 表示,最終工蜂只會產卵不做其他工作,令蜂巢死亡,而這些複製工蜂會尋找另一個蜂巢容身;在入侵到新的蜂巢,這類工蜂仍會不斷產卵,破壞並可能接管該蜂巢。Oldroyd 指出,這些有複製能力的工蜂,每年殺死大約 10% 的南非蜂巢,他形容這就像一種可傳染的「社會性癌症」。

    Oldroyd 出於好奇,嘗試了解複製體如何保持如此強大的遺傳完整性、而不受同系交配所影響,團隊因而比較了海角工蜂、處女蜂后及該蜂后後代的基因組。海角蜂后通常進行有性繁殖,因此為了迫使牠們進行無性繁殖,團隊為牠們貼上一條用指甲油黏合的醫用膠紙,以防止牠們交配;但因為牠們在「交配舞」期間繼續可與雄性互動,所以牠們仍能產卵。

    團隊對一隻蜂后和她產下的 25 隻幼蟲,以及四隻工蜂和其 63 隻幼蟲進行了基因分型,發現無性繁殖的蜂后後代表現出的基因重組水平是工蜂複製後代的 100 倍,換言之工蜂後代基本上是其母親的「完美複製品」。 Oldroyd 指,結果表明海角蜜蜂工蜂已經演化出一種突變,可有效地阻止繁殖過程中的基因重組。

    紐約洛克菲勒大學社會演化及行為研究員 Kip Lacy 一直研究熱帶火蟻(Solenopsis geminata),並指熱帶火蟻有類似的複製行為,但新發現仍令他驚訝。他表示,熱帶火蟻蟻后可像海角蜜蜂一樣複製自己,但熱帶火蟻工蟻則不能;即使蟻后複製自己,過程仍有基因重組最終導致不育等健康問題。

    來源:
    New Scientist, A single honeybee has cloned itself hundreds of millions of times, 8 June 2021

    報告:
    Oldroyd, B.P., Yogound, B., Allsopp, M.H. & et al. (2021). Adaptive, caste-specific changes to recombination rates in a thelytokous honeybee population. Proc. R. Soc. B. 288: 20210729. doi: 10.1098/rspb.2021.0729

    文/Alan Chiu

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