“蜂蜜蜜蜂，这就是我” –肠道细菌是蜜蜂识别码的关键

对于蜜蜂来说，没有什么比识别您的巢友更重要的了。能够分辨出入侵者的巢友可能意味着蜜饯的蜂巢与漫长而瘦弱的冬天之间的区别。

圣路易斯华盛顿大学的一项新研究表明，蜜蜂依靠与其共有的肠道微生物群落有关的化学线索而不是遗传相关性来识别其殖民地成员。

“大多数人只关注实际蜜蜂的遗传学，”艺术与科学生物学教授，2020年10月14日发表在《科学进展》上的研究的相应作者耶胡达·本·沙哈尔（Yehuda Ben-Shahar）说。“我们展示的是它是遗传的，但这是细菌的遗传。”

蜜蜂识别并响应其他蜜蜂从皮肤化合物中检测到的其他化学信号（称为表皮碳氢化合物或CHC）。这项研究确定，蜜蜂的特殊CHC谱取决于其微生物组（构成其肠道微生物群落的细菌），而不仅仅是蜜蜂的先天或遗传。

伊利诺伊大学的博士后卡森德拉·韦尼尔（Cassondra L. Vernier）说：“实际上，不同的菌落确实具有特定于菌群的微生物，这是以前从未发现过的。”他曾在华盛顿大学的本·沙哈尔大学获得生物学博士学位。

这项新研究的第一作者维尼尔（Vernier）说：“蜜蜂在不断地互相分享食物，并在他们的殖民地之间交换这种微生物组。”

合著者包括圣路易斯华盛顿大学医学院病理学，免疫学和分子微生物学教授Gautam Dantas，以及密西沙加多伦多大学的Joel Levine。这项工作部分是由位于华盛顿大学环境领域站Tyson研究中心的蜜蜂进行的。

“本文的重要性在于，它是第一批真正表明微生物组参与了蜜蜂基本社会生物学的论文之一，而不仅仅是影响蜜蜂的健康，”韦尼尔说。“微生物组涉及整个殖民地的运作方式，以及它们如何能够维持巢式防御，而不仅仅是在个体中进行免疫防御。”

微生物组影响交流

肠道微生物群落（或微生物组）为人类和其他动物提供维生素，帮助消化食物，调节炎症并控制致病微生物。越来越多的研究兴趣成为话题，科学家们发现了微生物组模糊宿主与细菌之间边界的许多方法。

已经发现微生物组会影响几种不同生物体的交流-尤其是像鬣狗这样的大型动物。

你说你是谁？警卫蜂在蜂巢的入口处检查觅食者。圣路易斯华盛顿大学的研究表明，肠道微生物组对于蜜蜂交流至关重要。

对于蜜蜂来说，这项研究表明，微生物组在定义严格的化学信号中起着至关重要的作用。

直到最近，大多数科学家还认为蜜蜂通过从自己的殖民地成员那里识别出一种均匀的气味中识别出巢伙伴，Ben-Shahar开玩笑说：“这是一种蜂巢生物。”

蜂群通常由高度相关的个体组成。但是，使蜜蜂相互识别的化学信号并不仅仅由遗传决定。研究人员之所以知道这一点，是因为可以将小蜜蜂放到其他殖民地而不会被拒绝-直至达到一定的年龄和发育水平。

Vernier说：“必须在他们的一生中获得某种东西，这些东西定义了他们的同伴识别线索。”

从与其他蜜蜂的互动中获得

在以前的工作中，韦尼尔（Vernier）和本·沙哈尔（Ben-Shahar）表明，蜜蜂随着年龄的增长会产生不同的气味特征，而守卫蜜蜂对返回蜂巢的觅食者的反应与从未在外面冒险的年轻蜜蜂相比有所不同。

这项研究建立了巢穴识别与蜜蜂蜂巢典型的清晰定义的，依年龄而定的分工之间的关系。

仅当蜜蜂的年龄足以与蜂巢外的其他人互动时，它才会被其他人识别。这是研究人员的一个线索。

警卫蜂在蜂巢的入口处检查觅食者。圣路易斯华盛顿大学的研究表明，肠道微生物组对于蜜蜂交流至关重要。

Vernier说：“如果孤立地种植蜜蜂，它将永远不会形成完整的微生物组。”“它实际上必须从与其他蜜蜂的互动中获取大部分。”

对于这项研究，研究人员通过对肠道样品进行测序并分析表皮提取物，确定了来自不同蜜蜂群落的觅食蜂具有不同的肠道微生物群落和CHC谱。科学家们还进行了蜂巢养育实验，在自己的殖民地或不相关的殖民地中饲养了一批新孵化的蜜蜂。

在培养实验中，研究人员发现，与源和寄主菌相关的因素均对蜜蜂的整体肠道微生物群落产生了影响。在14种微生物之间的处理之间存在显着差异，其中有6种在它们长大时共享相同蜂巢环境的蜜蜂之间是相似的，而与实际的遗传相关性无关。

研究人员还发现，他们可以通过向新孵化的蜜蜂喂食不同的微生物来操纵姐妹蜜蜂的微生物组。除了发展不同的肠道微生物群落外，蜜蜂还成长为具有不同的CHC谱。

“他们的兄弟姐妹无法认出他们，”韦尼尔说。“操纵微生物组足以使蜜蜂姊妹产生不同的气味特征。”

对的东西

研究人员说，这项新工作之所以具有重要意义，部分是因为它对微生物组在蜜蜂（地球上最重要的传粉媒介）的日常日常社交互动中发挥着不可或缺的作用。

“对于蜜蜂来说，其社交行为中一些最复杂的方面基本上取决于细菌，比细菌更重要！”本沙哈尔说。

他说：“它们之间的相关性无关紧要。”“他们说'你属于这个群体'的能力基本上取决于在正确的时间获得正确的细菌。否则，他们对此视而不见。”

而蜜蜂ID是关键。

蜜蜂的最大敌人是其他蜜蜂。

“在秋天期间，当植物停止生产花蜜时，在一段时间内抢劫在殖民地非常普遍，”韦尼尔说。“抢劫的蜜蜂会发现其他殖民地，如果他们能够进食并吸收一些蜂蜜，它们会回到自己的巢中并发出信号，‘嘿，到那儿去。有一个窝不善守卫，我们可以偷走他们的蜂蜜。’

她说：“强壮的蜜蜂会吸收那只蜂蜜，然后离开另一个殖民地挨饿。”“压力很大。”

研究人员说，抢劫剥夺了寄养蜂及其相关细菌的重要资源-这可能是形成这种特殊细菌-动物伙伴关系的原始动力。

参考：Cassondra L. Vernier，Iris M. Chin，Boahemaa Adu-Oppong，Joshua J. Krupp，Joel Levine，Gautam Dantas和Yehuda Ben-Shahar撰写的“肠道微生物组定义了蜜蜂群体中的社会团体成员身份”，科学，2020年进步.DOI：
10.1126 / sciadv.abd3431