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      蜜蜂快速診斷同伴死亡的機制

      發(fā)布時(shí)間:2023-03-08
      來(lái)源:動(dòng)植物關(guān)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(huì )行為。在熱帶和亞熱帶地區生活的穴居蜜蜂,也需要及時(shí)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(chóng)的清理行為(Hygienic behaviour )。注意到這一現象的幾十年來(lái),社會(huì )生物學(xué)家一直認為是蜜蜂尸體腐敗發(fā)臭時(shí)釋放的油酸等脂肪酸觸發(fā)了搬尸行為。但又無(wú)法解釋為何搬尸行為幾乎在蜜蜂死亡過(guò)后的幾分鐘內立即發(fā)生。隨著(zhù)環(huán)境變化、極端天氣增加、殺蟲(chóng)劑毒害、蜜蜂疫病傳播,蜜蜂大量死亡的現象越來(lái)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(huì )昆蟲(chóng)巢群內外交流的重要化學(xué)信息,中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園動(dòng)植物關(guān)系研究組的科研人員對觸發(fā)東方蜜蜂Apis cerana搬尸行為的化學(xué)信息及作用機制進(jìn)行了詳細解析。(1)采用化合物蒸氣壓VP模擬計算發(fā)現,蜜蜂蠟質(zhì)表皮烴揮發(fā)散發(fā)量(CHE)很容易受環(huán)境溫度和蜜蜂體溫影響,當溫度降低時(shí),蜜蜂CHE降低。(2)紅外熱像(IR)視頻記錄分析發(fā)現,東方蜜蜂在飛行和巢脾上活動(dòng)時(shí)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(jìn)出時(shí),其體溫明顯高于環(huán)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(huán)境溫度(通常在15-25°C之間)。(3)通過(guò)對比不同氣候條件的蜂群的搬尸行為,發(fā)現較熱地區的蜂群清理尸體的速度更慢。(4)經(jīng)過(guò)原位頂空固相微萃取提取(HS-SPME)和氣相色譜(GC)以及氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)微量分析發(fā)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(lián)用檢測(GC-EAD)蜜蜂體表提取物發(fā)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(dòng)丟棄同伴尸體。(6合成(synthetic)蜜蜂所有CHC成分并添加到清洗過(guò)的蜜蜂尸體體表的活性測試發(fā)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(jīng)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(guò)的蜜蜂尸體并進(jìn)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(guān)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(fā)臭才能發(fā)現死亡。在社會(huì )昆蟲(chóng)當中,這種生理變化—體溫變化—表皮化學(xué)通訊關(guān)聯(lián)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(chóng)化學(xué)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(gè)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(guān)研究結果Death recognition by undertaker honey bees based on reduced cuticular hydrocarbon emissions為題正式發(fā)表于Entomologia Generalis該成果發(fā)布在預印本網(wǎng)站時(shí),Science雜志網(wǎng)站曾為此發(fā)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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