为了揭开蜂类社会性演化之谜，华大基因国家基因库张国捷研究员所带领的生物多样性课题组与伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的Gene Robinson院士的团队合作完成了对具有不同社会组织形态的10种蜂类的比较基因组学研究，并从分子水平上阐明了社会性组织形态的演化过程及分子机制。该成果于2015年5月15日在线发表在《科学》杂志上。
    这10种蜂类涵盖了3个科，包含了5个已发表和5个新测序的物种。其中蜜蜂科(Apidae)和集蜂科(Halictidae)各自独立实现了由独居到社会性群居的转变，而蜜蜂科里的蜜蜂族和麦蜂族两次实现了从初等社会性到高等社会性的独立转变。
    研究发现从独居到真社会性演化过程中，随着社会性复杂程度的变大，基因调控网络的复杂性也跟着变大。通过比较这10种蜂类5,865个直系同源基因调控区的转录因子（TFs）结合潜能以及可被甲基化基因的数目，研究人员发现社会化程度越高的物种，其转录因子结合潜能和被甲基化调控的基因越多。转录因子的结合以及甲基化修饰是真核生物中两种主要的基因调控作用方式。同时，在基因区研究还发现参与基因表达调控相关的基因在高程度社会化的物种中具有更快的分子演化速率。相反参与神经以及内分泌相关的基因在高程度社会化蜜蜂中反而进化更慢、更保守。研究人员推测神经内分泌的保守和调控方式的多样化在社会化行为演化和调控中具有相辅相成的作用。
    在蜜蜂科和集蜂科里的两次从独居到初等社会性的转变中，研究人员找到了上百个可能参与社会性演化相关的基因具有快速的演化速率，这些基因主要参与信号传导相关的功能。据推测，从独居到社会化的转变过程中，外界的环境发生了巨大的改变，这种改变可以通过对细胞内的信号传导通路的刺激来影响生理并产生群居生活的表型。但是在这两个独立的转变中，研究人员却惊奇的发现只有6个基因是相同的，这说明了不同的蜂类通过改变不同的信号传导通路来演化成社会性行为。研究还证实了从初等社会性到真社会性的演变过程在蜜蜂族和麦蜂族也是利用不同的基因和信号通路实现了这一重大转变。
    因此研究人员认为，在蜂类社会化的演化过程中，每次的独立演化可能都以不同的机制来实现，但是整体的演化机制也存在共性，即都伴随着基因调控网络的复杂化和多样化。这一研究结果进一步印证了之前发表的其他完全社会性生物包括裸鼹鼠、白蚁和蚂蚁等的复杂调控机制。
    原文见附件。
    链接网址：sciencemag.org/content/early/recent