不合群的蜜蜂和自闭症患者具有相似的基因档案

作者 | 发布日期 2017 年 08 月 07 日 21:05 | 分类 生物科技
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【Technews科技新报】英文有句俗语“He is busy like a bee.”形容一个人极为忙碌,像只蜜蜂一样。大多数蜜蜂不眠不休的工作,为了女王和幼虫守卫蜂巢,规律移动、到处嗡嗡叫;但是有一些蜜蜂只是静静待在一旁,很少与其他蜜蜂互动。一项新的研究显示,这些不合群、反社会的昆虫与自闭症谱系障碍(autism spectrum disorders)的人有一致的基因档案,这可能影响他们面对社交的反应。



德克萨斯大学的演化神经科学家 Hans Hofmann 说:“这项研究说明了演化如何在差异相当大的动物中利用相似的分子途径,即使是如社会行为一样复杂的性状。”人类和蜜蜂在社会行为的神经回路上非常不同,但是在分子层级上,基因运用的方式类似,这项发现让科学家十分震惊。

为了寻找蜜蜂社会行为的变化,在伊利诺大学厄巴纳-香槟分校(UI)的博士后研究员 Hagai Shpigler 设计了两个测试,他和同事记录一群蜜蜂,并分析每个个体对社会情况的反应。第一个测试中,他将一只外来蜜蜂放进对它来说相当陌生的团体中。该蜜蜂本能地防卫自己,甚至做出伤害陌生蜜蜂的反应。第二个测试中,Shpigler 将一只尚未成熟的女王幼虫放进一个团体中,女王幼虫展现出母性本能,而工蜂则倾向喂养幼虫。Shpigler 将来自 7 个不同殖民地的蜜蜂,以 10 只为一组,总共 245 组,多次进行这些测试,并评估蜜蜂如何反应这些情况。


▲ 孤立的蜜蜂和自闭症的人类拥有很多相似之处。图片来源:Julie McMahon。

大多数蜜蜂对以上描述至少一种情况做出反应,但约有 14% 的蜜蜂反应迟钝,对两种情况均无反应。研究小组牺牲了一些蜜蜂,并分离出昆虫蘑菇体(mushroom bodies)中活跃的基因,这是脑部的一部分,负责较复杂的行为,如社会行为。他们发现一些特定的基因在反应迟钝的蜜蜂中反而较活跃。接着,他们将该组基因与自闭症谱系障碍、精神分裂症和抑郁症相对的基因组比较。即使蜜蜂和人类在演化上非常不同,彼此间却有许多共同基因。

团队报告指出,只有无反应蜜蜂的基因活动和自闭症相关的基因之间有良好的匹配。涉及的基因有些可助于调节进出细胞的离子流,特别是神经细胞。其他基因则能在压力刺激下被诱导,转译出所谓的热休克蛋白(heat shock proteins)。研究人员还不清楚这些基因究竟如何影响蜜蜂或人类的社会行为,但操纵蜜蜂的基因或许可以揭示人类身上相对应基因在人体的机制。

肯塔基大学的昆虫学家 Claire Rittschof 没有参与这项研究,她警告说,该实验中无反应的蜜蜂并不代表在不同的社会情况下一定不会有反应。她说:“将社会反应与一般的行为变异区分开来十分困难。”但她对类似的基因在不同物种塑造出社会行为的观念相当着迷。

一位资助自闭症研究的遗传学家 Alan Packer 指出,没有人证实蜜蜂和人类行为之间有精准的相似之处。 “我们不想带来蜜蜂是小人类或人类是大蜜蜂这样的印象。”团队领导人 Gene Robinson 说,但 Packer 说:“如果你想了解这些基因如何相互作用,蜜蜂可能是有用的模型。”他渴望知道这套基因是否涉及其他动物的社会反应。越多可用来研究这些基因如何产生这些行为的模型,对研究结果越好。

这些不合群的蜜蜂为什么还能被其他蜜蜂容忍呢?这点还不清楚。科学家认为,尽管它们的行为异常,但这些蜜蜂仍被视为该群体的一部分;人类和蜜蜂社会均接纳了一系列不同的特质,包含优势和弱势。

(首图来源:pixabay

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