回收旧基因以获得新特性：蜜蜂的社交行为将如何演变

史密森尼热带研究所(STRI)的一个研究小组发现了支持长期争论的进化模式的证据，揭示了进化如何捕获环境变异以教导新基因的新窍门：汗蜂从孤独转变为社会行为，重新利用古老的最初进化为调控其他性状发展的基因。

蜜蜂，蚂蚁和其他社交昆虫以工人与女王之间的惊人差异而著称，这些差异涵盖了他们的行为，繁殖和身体形态：从大脑到肌肉。当存在饮食变化或社交互动等环境影响时，就会出现这些差异。但是对环境的反应如何促进进化呢?这个问题是一个多世纪以前由心理学家和生物学家提出的，但由于很难测试，因此通常被忽略。

最近，史密森尼热带研究所(STRI)的名誉研究人员玛丽·简·韦斯特·埃伯哈德(Mary Jane West-Eberhard)在其开创性著作《发展的可塑性和演化》(Developmental Plasticity and Evolution)(2003)中对此给予了高度重视。西埃伯哈德(West-Eberhard)在这个问题上的工作导致对环境在进化中的作用的重新审视。

尽管20,000种蜜蜂中的大多数都独自生活，但高度复杂的社会系统已经发展了多次。长期以来，人们一直怀疑对环境线索的反应可能是点燃复杂社会生活方式演变的最初火花，但直到现在仍缺乏证据。

该团队的工作基于巴拿马的Barro Colorado Island。夜行动性蜜蜂Megalopta genalis生活在此，并且对其社会生物学进行了深入研究，因为雌性似乎濒临社交边缘。一只蜜蜂既可以独自生活在空心棍中，也可以成为女王来统治她为自己工作的被压迫女儿中的一个，有时甚至是几个。

STRI的科学家Bill Wcislo解释了为什么该物种可以提供独特的见解。Wcislo说：“大多数物种要么是社会物种，要么是孤独物种。”“对于确实有所不同的物种，如果您想比较物种内部的社会和孤独，不同的社会形式通常生活在不同的环境中，处于不同的高度或纬度，因此它们具有不同的饮食或其他环境因素。但是，因为存在一个物种在可以进行社交或单独活动的科罗拉多州巴罗岛上，我们可以在其他所有条件都相同的地方进行比较：相同的季节，相同的气候，相同的食​​用植物，总之，相同的外部环境。”

该团队比较了涉及多种过程的生殖器支原体基因组，包括区分社会和孤独个体的基因。他们发现，参与调节社会行为的基因很大程度上来自修补古老的发育过程，而这些过程对于年轻人的正常发育和性别决定至关重要。蜜蜂对不同环境条件的反应方式会改变其基因的表达方式，并为进化提供机会，使它们在遗传上相同但行为不同的个体上起作用。

助手Karen Kapheim说：“如果要进化出新特性的第一步始终是出现新的遗传变异，那么我们将期望发现与该物种的社会行为有关的基因在范围上是有限的，并且是最近进化的。”负责这项研究的犹他州立大学教授和STRI研究助理。“我们发现恰恰相反。”

新特征-甚至是非常复杂的生活方式，例如社交行为-都可以通过旧基因的循环来进化。这有助于解决进化生物学家之间的长期争论：进化的第一步是否总是由突变产生的新遗传变异?还是随着遗传学的发展，环境差异能否带头?后一个问题的答案似乎是肯定的。

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