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          蜜蜂快速診斷同伴死亡的機制

          發布時間:2023-03-08
          來源:動植物關系研究組

             識別同伴死亡并清理同伴的尸體是一種重要的社會行為。在熱帶和亞熱帶地區生活的穴居蜜蜂,也需要及時清理同伴的尸體,以防止病菌在封閉空間內擴散。在這些蜜蜂中,甚至有特別的搬尸蜂(Undertakers)負責搬尸行為(Undertaking behaviour),這明顯區別于對生病幼蟲的清理行為(Hygienic behaviour )。注意到這一現象的幾十年來,社會生物學家一直認為是蜜蜂尸體腐敗發臭時釋放的油酸等脂肪酸觸發了搬尸行為。但又無法解釋為何搬尸行為幾乎在蜜蜂死亡過后的幾分鐘內立即發生。隨著環境變化、極端天氣增加、殺蟲劑毒害、蜜蜂疫病傳播,蜜蜂大量死亡的現象越來越普遍,蜜蜂搬尸和清理行為對維持蜂群健康的重要性更加明顯。

            表皮烴(CHC)是社會昆蟲巢群內外交流的重要化學信息,中國科學院西雙版納熱帶植物園動植物關系研究組的科研人員對觸發東方蜜蜂Apis cerana搬尸行為的化學信息及作用機制進行了詳細解析。(1)采用化合物蒸氣壓VP模擬計算發現,蜜蜂蠟質表皮烴揮發散發量(CHE)很容易受環境溫度和蜜蜂體溫影響,當溫度降低時,蜜蜂CHE降低。(2)紅外熱像(IR)視頻記錄分析發現,東方蜜蜂在飛行和巢脾上活動時可維持體溫在28-45°C,特別是活躍的采集蜂在蜂箱底或壁上爬行進出時,其體溫明顯高于環境溫度(在38-45°C之間);但死亡蜜蜂掉落在蜂箱底部后,幾分鐘內便冷卻至環境溫度(通常在15-25°C之間)。(3)通過對比不同氣候條件的蜂群的搬尸行為,發現較熱地區的蜂群清理尸體的速度更慢。(4)經過原位頂空固相微萃取提?。?/font>HS-SPME)和氣相色譜(GC)以及氣相色譜與質譜聯用(GC-MS)微量分析發現,活躍蜜蜂和死亡蜜蜂之間的體溫差引起兩者間CHE差異。(5)采用氣相色譜與觸角電位聯用檢測(GC-EAD)蜜蜂體表提取物發現,蜜蜂的觸角能良好的感受CHC主要成分(二十五烷、二十七烷和二十九烷),促成了它們對死亡同伴的快速診斷,并快速搬動丟棄同伴尸體。(6合成(synthetic)蜜蜂所有CHC成分并添加到清洗過的蜜蜂尸體體表的活性測試發現,合成CHC在加熱條件下能很好的抑制搬尸行為。(7)采用交叉活性測定試驗對比了已經鑒定了的其他蜜蜂信息素,表明只有加熱和CHC的組合能抑制搬尸行為。(8)用富含天然CHC的蜂蠟包裹清洗過的蜜蜂尸體并進行加熱的測試,表明蜂蠟包裹與加熱的組合對搬尸行為的抑制存在劑量響應關系。最終證明,體溫變化引起的CHE差異是引起蜜蜂識別成年蜂死亡的主要信號,蜜蜂不必等到同伴尸體發臭才能發現死亡。在社會昆蟲當中,這種生理變化—體溫變化—表皮化學通訊關聯作用的機制應當是較為重要的群體生理和行為調節機制,在昆蟲化學通訊研究中值得引起注意。這種建立在溫度變化上的行為通訊機制也容易受氣候變化影響。這個研究結論為極端天氣下蜂群的行為管理提供了基礎理論參考。 

            相關研究結果Death recognition by undertaker honey bees based on reduced cuticular hydrocarbon emissions為題正式發表于Entomologia Generalis。該成果發布在預印本網站時,Science雜志網站曾為此發表新聞評論How ‘undertaker' bees recognize dead comrades (It’s not that fallen bees smell dead—they just don’t smell alive anymore)。 

              

            蜜蜂靠CHE快速識別同伴死亡的行為示意圖 

          本文作者:文平

          責任編輯:張維靜
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