不合群的蜜蜂和自閉症患者具有相似的基因檔案

作者 | 發布日期 2017 年 08 月 07 日 17:00 | 分類 生物科技 follow us in feedly

英文有句俗語「He is busy like a bee.」形容一個人極為忙碌,像隻蜜蜂一樣。大多數蜜蜂不眠不休的工作,為了女王和幼蟲守衛蜂巢,規律移動、到處嗡嗡叫;但是有一些蜜蜂只是靜靜待在一旁,很少與其他蜜蜂互動。一項新的研究顯示,這些不合群、反社會的昆蟲與自閉症譜系障礙(autism spectrum disorders)的人有一致的基因檔案,這可能影響他們面對社群的反應。



德克薩斯大學的演化神經科學家 Hans Hofmann 說:「這項研究說明了演化如何在差異相當大的動物中利用相似的分子途徑,即使是如社會行為一樣複雜的性狀。」人類和蜜蜂在社會行為的神經迴路上非常不同,但是在分子層級上,基因運用的方式類似,這項發現讓科學家十分震驚。

為了尋找蜜蜂社會行為的變化,在伊利諾大學厄巴納-香檳分校(UI)的博士後研究員 Hagai Shpigler 設計了兩個測試,他和同事記錄一群蜜蜂,並分析每個個體對社會情況的反應。第一個測試中,他將一隻外來蜜蜂放進對牠來說相當陌生的團體中。該蜜蜂本能地防衛自己,甚至做出傷害陌生蜜蜂的反應。第二個測試中,Shpigler 將一隻尚未成熟的女王幼蟲放進一個團體中,女王幼蟲展現出母性本能,而工蜂則傾向餵養幼蟲。Shpigler 將來自 7 個不同殖民地的蜜蜂,以 10 隻為一組,總共 245 組,多次進行這些測試,並評估蜜蜂如何反應這些情況。

▲ 孤立的蜜蜂和自閉症的人類擁有很多相似之處。圖片來源:Julie McMahon。

大多數蜜蜂對以上描述至少一種情況做出反應,但約有 14% 的蜜蜂反應遲鈍,對兩種情況均無反應。研究小組犧牲了一些蜜蜂,並分離出昆蟲蘑菇體(mushroom bodies)中活躍的基因,這是腦部的一部分,負責較複雜的行為,如社會行為。他們發現一些特定的基因在反應遲鈍的蜜蜂中反而較活躍。接著,他們將該組基因與自閉症譜系障礙、精神分裂症和抑鬱症相對的基因組比較。即使蜜蜂和人類在演化上非常不同,彼此間卻有許多共同基因。

團隊報告指出,只有無反應蜜蜂的基因活動和自閉症相關的基因之間有良好的匹配。涉及的基因有些可助於調節進出細胞的離子流,特別是神經細胞。其他基因則能在壓力刺激下被誘導,轉譯出所謂的熱休克蛋白(heat shock proteins)。研究人員還不清楚這些基因究竟如何影響蜜蜂或人類的社會行為,但操縱蜜蜂的基因或許可以揭示人類身上相對應基因在人體的機制。

肯塔基大學的昆蟲學家 Claire Rittschof 沒有參與這項研究,她警告說,該實驗中無反應的蜜蜂並不代表在不同的社會情況下一定不會有反應。她說:「將社會反應與一般的行為變異區分開來十分困難。」但她對類似的基因在不同物種塑造出社會行為的觀念相當著迷。

一位資助自閉症研究的遺傳學家 Alan Packer 指出,沒有人證實蜜蜂和人類行為之間有精準的相似之處。 「我們不想帶來蜜蜂是小人類或人類是大蜜蜂這樣的印象。」團隊領導人 Gene Robinson 說,但 Packer 說:「如果你想了解這些基因如何相互作用,蜜蜂可能是有用的模型。」他渴望知道這套基因是否涉及其他動物的社會反應。越多可用來研究這些基因如何產生這些行為的模型,對研究結果越好。

這些不合群的蜜蜂為什麼還能被其他蜜蜂容忍呢?這點還不清楚。科學家認為,儘管牠們的行為異常,但這些蜜蜂仍被視為該群體的一部分;人類和蜜蜂社會均接納了一系列不同的特質,包含優勢和弱勢。

(首圖來源:pixabay) 

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