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1990年,一只蜜蜂在南非出生了,一件小事,却可能影响到整个地球

 徐德文科学频道 2021-07-03
1990年,一只蜜蜂在南非开普敦出生了,一件小事,非常地微不足道,简直不足挂齿,然而一件极为可怕的事情就此拉开了帷幕,甚至可能影响到整个地球的生态系统。
很久以前,我曾看过一篇科幻小说,一位狂人科学家发明了一种可自我复制的小机器人,很快他就发现情况完全不受控制了。机器人不断克隆自己,把附近所有的资源都消耗一空,然后就扩散到更远的地方,最后将整个星球都变成了机器人“蜂群”,又继续向着其他星球进发。
是不是很可怕?自我复制或克隆就是所谓的指数式增长,可以在短时间内形成由单一个体组成的,像蜜蜂一样聚集在一起的庞大蜂群,如果可自我复制的机器人不受控制,理论上确实可以把一颗星球的所有资源,都全部转变成它的存在。
1990年南非开普敦出生的这只蜜蜂叫海角蜜蜂(Cape honeybee),是一只工蜂。
所谓工蜂,就是生殖系统发育不全,缺乏生殖能力的雌性蜜蜂。蜂群中蜂后生出的受精卵会发育成雌蜂,未受精卵发育成雄峰,雄峰的唯一作用就是和蜂后交配,交配后就会死亡,因此数量极少。雌蜂出生后,会喂食3天的蜂王浆,此后便改吃蜂蜜和花粉,最终发育成工蜂;只有一只会被一直喂食蜂王浆,发育成蜂后,成为一个蜂群数千甚至数万只蜜蜂的母亲。
所以工蜂和蜂后本质上并没有什么不同,一个蜂群如果蜂后突然死亡,工蜂们会挑选一些幼蜂喂食蜂王浆,最终发育成蜂后,但最先出生的蜂后会下令杀死其它还在孕育的蜂后。
如果一个蜂群长期没有蜂后,一些工蜂也会像其它一些昆虫一样,通过孤雌生殖产生雄性后代(双倍体变单倍体,蜂后和工蜂有32条染色体,雄蜂只有16条)。但由于工蜂自己生殖系统发育不全,无法交配,因此无法承担蜂后的责任,发展自己的族群,这些雄蜂可能会飞入其它蜂群,为“它”蜂作嫁衣裳去了。
但1990年出生在开普勒的这只海角蜜蜂不同,她中了一个奇怪的基因头等奖,11号染色体上变异出一个名叫GB45239的基因,可以利用自己从父母(雄峰和蜂后)那里获得的两个染色体组产卵,发育出和自己一样的完美雌性后代——仍然是双倍体。
然后她就开始不断复制自己,迄今为止已克隆出几百万个基因完全相同的蜜蜂出来——如果你可以这么干的话,世界上将出现几百万个和你完全相同的人,太恐怖了!
但你可能很聪明,转念一想,它是蜜蜂呢,微不足道,又有什么呢?一个蜂群就有几千几万只蜜蜂,几百万只复制蜂,没什么大不了的。
但这一只海角蜜蜂的族群不同,她们会侵入非洲其它蜜蜂的蜂巢,开始疯狂地克隆自己,尽可能多地产出一个又一个的卵。由于她会释放信息素模拟蜂后,导致其它蜜蜂把她当作自己人,并帮她养育“孩子”——实际是她自己的克隆体,大量消耗蜂巢里的食物;而蜂群也会因此而陷入混乱,互相斗杀,甚至导致原来的蜂后被杀死。
而海角蜂和她的“孩子”们从不干活,只是专心克隆自己,导致蜂群难以为继,很快凋零,蜜蜂们相继死亡,整个蜂群也完全崩溃。这时候她们就会飞入其它蜂群,继续她们鸠占鹊巢的寄生生活去了。
刚开始海角蜂还只是在开普敦克隆自己,侵占其它蜂巢,上世纪90年代刚开始泛滥的时候,就有约30000个蜂巢被毁。随着北方的养蜂者把蜜蜂放到开普地区去授粉又带回去,海角蜂乘虚而入,一路北上,很快就占领了南非其它地区。南非每年都有约10%的蜂巢被海角蜂毁去,目前至少已有15万个蜂群因为受到海角蜂的侵袭,或是因为人类剿灭海角蜂而被清除。
数十年来科学家们想尽了办法,却对海角蜂的泛滥束手无策,由于蜜蜂是自然界的基础物种,对开花植物的繁盛起着决定性的作用,一些人甚至担心,如果“好吃懒做”的海角蜂传到南非以外的其它地方,将可能对全球蜜蜂群形成巨大威胁,导致整个地球生态环境的极大危害。
一直到去年5月,澳大利亚悉尼大学遗传学教授本杰明·奥尔德罗伊德(Benjamin Oldroyd)的团队才发现了海角蜂的这个变异基因GB45239,令她们可以自我克隆。
此后该团队继续对海角蜂进行研究,他们给海角蜂的蜂后戴上了“贞操带”——手术中用的胶带,让她无法和雄峰交配,育出了25只幼蜂,进行了DNA测序;然后又对4只海角蜂工蜂及孤雌生殖产生的63只幼蜂进行了测序。
6月9日,奥尔德罗伊德的团队在英国《皇家学会会刊 B 》上发布了研究成果,戴了贞操带、无性繁殖的海角蜂蜂后后代,其DNA重组水平是基因相同的工蜂克隆后代的100倍,这意味着海角蜂的工蜂已经进化出了阻止重组的突变,不会再有损失遗传物质的风险,她们可以自由自在地,不断创造自己的完美副本!
而这也意味着,如果一个海角蜂蜂群的蜂后离开或死亡,将可能导致灾难性的后果,工蜂将可能飞向其它蜜蜂的蜂巢,开始大规模的接管行动,完全靠其它蜂群而生存繁衍下去。不仅如此,科学家们还通过基因谱系,追踪到这个变异基因起源于约1990年的一只海角蜜蜂工蜂。
在南非,海角蜂仍在攻“箱”掠“巢”,接管一个又一个其它蜜蜂的蜂箱蜂巢,导致养蜂人和农业的巨大损失;科学家们仍然没有想出任何办法,来阻止这种自我克隆体的不断扩散。联想起那篇科幻小说克隆机器人占领整个星球的故事,你是不是有些不寒而栗了呢?
幸运的是,奥尔德罗伊德教授说,虽然这种繁殖模式令人难以置信,但由于所有这些蜜蜂都只有一套基因,因此遇上某种疾病,它们就可能被一锅端,全军覆没。所以,我们其实可以期待,某一天某种病毒或病菌可以勇敢地站出来,把这些克隆体一网打尽,但现在,我们最好还是祈祷,它们可以扩张得慢一点,呆在南非就行了。
参考:
Royal Society B:Adaptive, caste-specific changes to recombination rates in a thelytokous honeybee population
Current Biology:A Single Gene Causes Thelytokous Parthenogenesis, the Defining Feature of the Cape Honeybee Apis mellifera capensis
Wikipedia:Cape honey bee,Parthenogenesis,Thelytoky,African bee,东非蜂

目录:
01-1、宇宙简史:很久没死过的人1
01-2、宇宙简史:很久没死过的人2
02、宇宙简史:超脑名字叫赞花儿
03、宇宙简史:2.5亿年前的爱情
04、宇宙简史:尾场加速器爆炸
05、宇宙简史:无限不可能非存在的人
06、宇宙简史:宇宙极古期的喧嚣被宁静打破了
07、宇宙简史:弥散在量子迷雾中的蓝色飞船
08、宇宙简史:宇宙手指假设
09、宇宙简史:无限多重宇宙
10、宇宙简史:乔永浩的梨子手机
11宇宙简史:人生最低谷咖啡馆
12、宇宙简史:再也不吃文明
13、宇宙简史:文明趋善法则
14、宇宙简史:核密码123456
15、宇宙简史:狮子被赋予了智慧
16、宇宙简史:老娘还有20个包也是LV
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