蜜蜂基因之间的冲突支持了利他主义理论

利用现代遗传学方法，一组研究人员为长期但热烈讨论的亲属选择理论提供了强有力的支持，这表明利他行为是将基因传递给下一代的一种方式。研究人员包括克里斯蒂娜格罗辛格，昆虫学杰出教授，以及宾夕法尼亚州昆虫学博士后学者大卫加尔布雷思; David Queller，Spencer T. Olin，圣路易斯华盛顿大学教授; 和其他人 - 通过检查工蜂蜜蜂的社会行为来调查亲属选择，这些蜜蜂都是女性。

他们发现工人从他们的女王基因工作者继承的基因- 蜜蜂的利他行为 -放弃了自己后代的生产，帮助抚养他们的兄弟姐妹。当女王去世时，工人们可以开始自私地相互竞争产卵。他们从不同的父亲 - 爱国者那里继承的基因 - 引导了这种行为。

“我们通常认为蜜蜂是理想的合作伙伴，与殖民地的所有成员和谐共处，”格罗辛格说。“我们的研究表明，父母遗传的基因和母亲遗传的基因实际上存在冲突 - 称为基因组内冲突。”根据格罗辛格的说法，在一个正常的殖民地，女王放下所有的鸡蛋，工人们仍然无菌，并帮助抚养女王的后代。当女王去世时，工人要么通过保持不育而帮助他们行动，并帮助抚养剩余的后代和姐妹的新后代，或者他们通过激活自己的卵巢和自己的未受精卵来自私地行动，这些卵发育成雄性。

“在2003年，大卫·奎勒发表了一个关键模型，使用亲属选择理论预测，在蜜蜂群体的无王无条件下，爱国者会促进工人的自私行为，而母系会促进利他行为，”加尔布雷思说。根据Queller的说法，这场冲突是由于工人中的母系和爱国者分配不均。殖民地的所有工人都拥有相同的母系。相比之下，由于女王与10个或更多男性交配，工人有不同的爱国者。如果一个工人行为无私，并帮助抚养姐妹的后代，她确保她的母系遗传。然而，如果她的行为自私并产下自己的卵，她的更多的爱国者会传给下一代。

“认为你的基因可能是根据它们是来自你的母亲还是你的父亲而相互争斗是非常奇怪的，”奎勒说。“然而，这正是我们发现的。事实证明，当一位女王去世时，工蜂会按照父亲的要求行事，尽可能生产儿子。” 结果今天(1月11日)出现在美国国家科学院院刊上。

根据Queller的说法，这种基因组内冲突支持威廉·汉密尔顿于1964年首次提出的亲属选择理论。利他主义被定义为减少自己的生殖输出以帮助其他人繁殖。因此，亲属选择理论预测，利他主义只会发展为帮助相关个体。使用亲属选择理论，哈佛大学教授David Haig开发了预测基因组内冲突的模型，然后Queller将其扩展到社会昆虫社会。

然而，在2010年，生物学家EO Wilson及其同事发表了一篇论文，认为利他行为不需要进行亲属选择才能进化。

“虽然Queller的模型对社交昆虫中的基质和爱国基因的行为做出了非常具体的预测，但是在开发出现代基因组工具使我们能够专门追踪同一个体中的母系和基因之前，不可能对这种预测进行测试。” Grozinger。

研究人员创造了18种不同的雄性 - 雌性杂交，分别是两种不同的蜜蜂遗传种群 - 产生较大卵巢的非洲蜜蜂和产卵较小的欧洲蜜蜂。这些杂交使工人能够确定哪些基因 - 来自父亲的那些基因与来自母亲的基因 - 在后代中是活跃的。该小组在没有女王的情况下安置了工蜂后代，刺激了一些人开始产卵。

研究人员首次证明，与非洲父亲和欧洲母亲一起工作的蜜蜂卵巢较大，与欧洲父亲和非洲母亲的蜜蜂相比，更有可能变得生殖活跃。根据格罗辛格的说法，这表明工人的生殖特性受到他们的爱国基因比母系的影响更大。

“我们确定了超过100,000个DNA片段，称为单核苷酸多态性，存在于母亲或父亲的基因组中，但不是两者都存在，”Galbraith说。“这项工作使我们能够确定其工作者后代中哪些RNA是由母系与爱国者产生的。”

接下来，研究人员收获了工蜂的卵巢并对整个RNA分子进行了测序，以确定哪些遗传基因的表达程度更高。

“我们发现，爱国者的表达，而不是母系的表达与工人的产蛋行为密切相关，”加尔布雷思说。

据研究人员称，他们接下来计划探索其他系统中的基因组间冲突。

“令人惊讶的是，奎勒的模型是它提供了非常详细的预测，指出了不同社会昆虫物种和不同环境中的母系和爱国者的行为 - 在某些情况下，母系是自私的，”格罗辛格说。