近日，必威精装版app西汉姆联 王憲輝團隊在《自然·通訊》（Nature Communications）上發表了一項突破性研究，揭示了地熊蜂（Bombus terrestris）工蜂生殖階級建立的機製。該研究指出，工蜂的生殖階級的形成受到群體感應信息素與行為互動的協同調控。

在人們的傳統認知裏，社會性昆蟲中的職蟲（工蜂或者工蟻）常被認為是不育的“勞動者”。然而事實並非如此——在約80%的社會性昆蟲中，職蟲仍然保留了生殖能力。這種能力與其社會性發展程度密切相關：在高度社會化的類群中，職蟲高度不育；而在初級社會性昆蟲中，它們仍保有完整的卵巢結構，具備生殖潛能。工蜂（蟻）的生殖決策，對整個蜂（蟻）群的發展具有關鍵影響，這一過程受到環境中多種因素的精細調控，但具體的調控機製此前尚不明確。

初級真社會性昆蟲地熊蜂為研究職蟲生殖的調控機製提供了一個理想的模型，即便蜂王存在，仍有約40%的工蜂會“揭竿而起”，產下未受精的雄蜂卵。然而，在無王情況下，即便食物充足、環境適宜，單獨飼養的工蜂七天後卵巢仍不發育。在兩隻工蜂共處時，會發生爭鬥行為，勝者往往獲得生殖權。更引人注目的是，隨著群體規模擴大，工蜂的生殖潛力也隨之增強。這些現象暗示：工蜂的生殖受到多種社會環境中的信號調控。

1.  僅靠“打贏”不足以啟動卵巢發育

研究從最簡單的兩隻工蜂的互作範式出發，通過精巧的行為實驗設計發現，僅靠“打贏”並不足以啟動卵巢發育。一旦在爭鬥後將優勢工蜂隔離開來，其卵巢發育速度便會減緩。進一步地，研究者分別測試了非接觸性信號（如聲音、視覺、揮發性氣味）與接觸性信號（如陪伴蜂、生存介質）的作用，最終確認：工蜂的生殖啟動還需要環境中介質以及同伴接觸性信號的共同參與。

2. 一種新型化學信號的關鍵作用

通過對環境介質和不同來源化學物質的提取與回補實驗，研究者確認一類化學信號對工蜂卵巢發育至關重要，並總結出該信號的三個特性：屬於自分泌型角質層化合物、在蜂群中廣泛分布、並具有閾值效應。

3. 化學信號與打鬥行為協同促生殖

研究者在單獨飼養的工蜂中回補這類化合物，發現僅憑化學信號並不能激發其生殖。進一步在打鬥行為發生前後分別添加信息素回補，結果顯示兩種時序均能誘導工蜂生殖，說明信息素的感知時機與打鬥行為的發生順序並不固定，二者協同作用才是關鍵。

4. 關鍵信號是兩種烯烴類化合物

生物活性物質的鑒定過程複雜，研究團隊整合多種層析技術、衍生化處理、氣相色譜-質譜聯用（GC-MS）以及電生理記錄，結合生物活性驗證，從40多種候選化合物中鎖定兩種烯烴——它們正是觸發工蜂生殖的信息素成分。

5. 烯烴以“群體感應”方式調控蜂群生殖動態

最後，在正常有蜂王的蜂群中，研究者進一步驗證了這兩種信息素的功能。精巧設計的蜂群實驗表明：群體規模越大，工蜂的生殖潛力越強；蜂蠟中這兩種烯烴的含量與群體大小呈正相關。在小規模蜂群中外源添加蜂蠟提取液或兩種烯烴，均能在有王情況下顯著提升工蜂的生殖潛力。由於這類信息素具備自分泌、響應群體規模、具閾值效應等特征，研究者將其定義為“群體感應信息素”。

這項研究不僅揭示了工蜂通過自組織方式調控生殖的“群體智慧”，更是首次發現可誘導工蜂卵巢發育的信息素，提出了“群體感應信息素模型”在社會性昆蟲生殖調控中的新機製，為理解社會性演化提供了全新視角。

必威精装版app西汉姆联 博士畢業生葛竹溪、助理研究員葛瑨、和博士畢業生朱丹為該論文的共同第一作者，王憲輝研究員為通訊作者。該研究得到了美國加州大學河邊分校的Jocelyn G. Millar教授、以色列耶路撒冷希伯來大學Guy Bloch教授和中國科學院西雙版納熱帶植物園文平副研究員的大力協助。

該工作得到了必威精装版app西汉姆联 康樂院士的大力支持。得到了國家自然科學基金委(32200392和32061143002)的資助。

文章信息：Ge,Z.,Ge,J.,Zhu,D.,Nie,X.,Millar,J. G.,Bloch,G.,& Wang,X. (2025). The alkenes Z9-C29 and Z9-C31 function as quorum-sensing pheromones stimulating worker reproduction in the bumble bee Bombus terrestris. Nature communications,16(1),10770. https://doi.org/10.1038/s41467-025-65812-x

圖1 在二元範式中環境介質和陪伴蜂對工蜂卵巢發育的影響

圖2 介質中化學信號的剝奪和回補實驗範式

圖3 信息素和爭鬥行為的協同作用

圖4 信息素刺激工蜂生殖的群體感應模型