為什麼喂蜜蜂幼蟲蜂蜜 21 天后孵育出的是工蜂，喂蜜蜂幼蟲蜂王漿 16 天后孵育出的卻是蜂王？

01-25

最近了解到一些蜜蜂的小知識，有些不解。蜂王漿有什麼特殊的地方，或者蜜蜂的性別是由什麼決定的，內在變化是什麼樣的？（問題中的資料不一定準確）

謝邀

圖書館的資料庫故障了，只能在維基百科中搜了一些資料，翻譯個大概意思，請多多指正。

蜜蜂蜂后和工蜂代表了環境控制表型多態性最引人注目的例子之一。儘管它們在DNA水平上有相同的克隆，但是它們在解剖，生理差異，長壽的蜂王和生殖能力上有範圍廣泛的強烈分化，蜂后構成了性別等級制度，它有大量活躍的卵巢，而工蜂只有基本的不活躍的卵巢，沒有生育功能[1]。蜂王/工蜂的發育控制依靠餵養的蜂王漿，這似乎是由於蜂王漿中含有的royalactin蛋白質不同。研究表明，這種現象是由表觀遺傳修飾的DNA，被稱為CpG甲基化[2]。在幼蟲發育過程中的DNA甲基化酶的沉默表達影響幼蟲的發育軌跡，大多數個體DNA甲基化水平降低使幼蟲逐漸發育為蜂后。這一發現表明,由營養輸入改變的蜜蜂DNA甲基化允許表觀遺傳信息的差異。

簡直打開了表觀遺傳學的大門啊~~~

[1]Maleszka, R, Epigenetic integration of
environmental and genomic signals in honey bees: the critical interplay
of nutritional, brain and reproductive networks. Epigenetics. 2008, 3,
188-192.

[2 ]Kucharski
R, Maleszka, J, Foret, S, Maleszka, R (2008). "Nutritional Control of
Reproductive Status in Honeybees via DNA Methylation". Science319 (5871): 1827–1833. doi:10.1126/science.1153069.

謝邀。

前兩天組裡例會的時候剛有個學長做文獻彙報講到這個問題……

所以呢其實就是表觀遺傳學的問題。但是具體的機制我說不了太詳細……

表觀遺傳學簡單的來講，就是研究在遺傳信息，也即DNA不發生改變的情況下，所表達的性狀發生改變的機制。

除了天生單倍體的雄蜂外，工蜂和蜂王攜帶的遺傳物質是相同的，而唯一的區別在於蜂王漿。

而蜂王漿中的各種成分以及餵食時間的差異引起蜜蜂個體中遺傳物質的表達差異，所以性狀不同。

具體的機制我記不太清了……我只記得我當時和一個學長討論到底是因為蜂王漿中區別於其他食物的成分引起了體內miRNA的水平差異導致基因表達水平調控，還是因為蜂王漿中本身含有miRNA……然後又討論到了南京大學張辰宇老師團隊的那篇轟動性的文章還有轉基因的安全性blablabla……

然後我就睡過去了

總之就是，以蜂王漿為變數，引起了工蜂與蜂王基因表達的差異，從而使其分別發育成蜂王與工蜂。但是遺傳物質是不發生改變的。

自然界中存在很多這種遺傳物質不發生改變而引起性狀變化的現象，另一個例子可以參見我的另一個答案。

為什麼鱷魚的性別由溫度決定？ - 玉山子的回答

謝邀～雖然我是學昆蟲的但是不是這個方向，所以不是很清楚，又查了一點，相互學習下哈。

在蜜蜂這個群體大家族的成員中，有一個蜂王，它是具有生殖能力的雌蜂，負責產卵繁殖後代。蜂王雖然經過交配，但不是所產的卵都受了精。產下受精卵將來發育成雌蜂，雌蜂就是根據食物的不同而發育成工蜂或蜂王，若工蜂給以特殊待遇，用它們體內製造的高營養的蜂王漿飼餵，待這個小幼蟲發育為成蟲時，就成了具有生殖能力的新蜂王；也可以產下末受精卵，將來發育成雄蜂。

雄蜂的唯一職責是與蜂王交配，交配時蜂王從巢中飛出，全群中的雄蜂隨後追逐，此舉稱為婚飛。蜂王的婚飛擇偶是通過飛行比賽進行的，只有獲勝的一個才能成為配偶。交配後雄蜂的生殖器脫落在蜂王的生殖器中，此時這隻雄蜂也就完成了它一生的使命而死亡。

　工蜂在這個群體中數量最多，也是最勤勞的。工蜂一生中的前3周是在蜂巢內部度過的。在它們出生後的第1天到第3天．工蜂清掃空子脾以便蜂王產卵。從第3天起。工蜂頭部的乳腺開始發育，它們就變成保姆。先是照料稍大的幼蟲．然後在能夠分泌蜂王漿後就照料小一點的幼蟲，蜂王漿是由工蜂的咽喉腺和下顎腺分泌的。這些腺體隨後萎縮，工蜂就開始其他的工作：清除廢物和蜜蜂屍體，儲存花蜜和花粉。從出生後第12天到第19天，工蜂分泌蜂蠟建築蜂房。最後，在出發采蜜之前．工蜂還要充當哨兵。它們呆在蜂巢入口處檢查．一旦發現有入侵者便發出警報。工蜂還要不停地四處飛行，因為它們必須要尋覓到豐足的蜜源、花粉和水源，才能生存。工蜂採集花粉，吸吮花蜜，並且釀造蜂蜜，貯藏蜂糧。工蜂在攜帶花蜜或花粉回到蜂巢時，會做出一系列的動作。在春暖花開的時節，工蜂擔負起尋找蜜源的偵察工作，當它們找到蜜源後，會吸上一些花蜜，然後馬上飛回來，在蜂群中用跳舞的形式來報告蜜源的遠近和方向。一旦遇到敵害侵襲，工蜂又會義無反顧地群起而攻之，誓死捍衛自己的家園。

http://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%9C%9C%E8%9C%82

工蜂是蜂群中繁殖器官發育不完善的雌性蜜蜂。

在蜂群中為數眾多，形態結構上表現出許多特化現象，如附肢特化形成花粉刷或花粉梳，生殖器官特化成尾端的螯刺，腹側具臘腺。在同一蜂巢中的工蜂，因齡期不同可以分為三個生理上不同的工蜂群：保育蜂、築巢蜂和采蜜蜂。

工蜂

保育蜂是剛羽化成的最年青的工蜂，其主要職責是照管和飼養幼蟲。當看管幼蟲的工作要告一段落時，年青的工蜂離巢短距離的飛翔，十天以後，蠟腺開始分泌蜂蠟，此時的工蜂稱為築巢蜂。築巢蜂有時亦外出采蜜，或清掃蜂巢中的垃圾和死蜂。三周後，工蜂蠟腺停止分泌，成為專職的采蜜蜂。工蜂蜇人後，其蜇針連同腸臟留在人體皮膚中，故其很快就會死亡。

在蜜蜂群體中，數目最多，最為忙碌的可算是工蜂了。工蜂除了出外踩蜜，供其他蜂群食用外，還有要負擔保護蜂群不受襲擊等工作，可是工蜂的地位非常低微，特別是連生育能力也沒有。工蜂並非天生沒有繁殖能力，而是在出生後被奪去。它們可否發育成蜂后，取決於它們出生後的飲食。從卵中孵化後，如果它們連吃五天的蜂王漿，蜂體發育速度就快，16天就能發育成能生育的蜂后；但相反，若它們只吃了兩三天的蜂王漿，發育速度就會變得慢了，21天後才能變成蟲，長大後它們雖然仍是雌性的，但卻失去了生育能力，成了工蜂。

碩士就讀於中國農科院蜜蜂研究所，雖然學的不是蜜蜂學專業，但是對蜜蜂生物學還有有一些了解。

蜂王和工蜂都是由受精卵發育而來的，是二倍體，而雄蜂是未受精卵發育而來的，是單倍體，它們的幼蟲吃蜂王漿長大的（蜂王漿是哺育蜂的腺體分泌的一種有營養的複雜物質，就如同奶牛泌奶哺育小牛是一個道理）。關於蜂王和工蜂的分化，簡單的可以這樣理解，即：出身和後天的營養所致。蜂王在王台內孵化而成，工蜂是在普通巢房內孵化而成，這是出身的不同；出生在王台內的幼蟲，會有源源不斷的蜂王槳供其生長發育，從而最終發育成蜂王，而出生在普通巢房內的幼蟲，一般只能夠吃3天的蜂王漿，即3天就斷奶，其食物的質量和數量都不如王台內的幼蟲，也因此最終發育成工蜂，蜂王由於營養充足，發育速度自然比較快。

圖片來源：黃少康,陳盛祿. 蜜蜂蜂王與工蜂級型分化研究進展[J]. 昆蟲知識,2002,03:176-181

謝邀，你提了一個非常好的問題。

我沒研究過蜜蜂，以下的回答都是拿來主義。

1. 蜂王漿有什麼特殊的？

蜂王漿組成：67%的水，13%的蛋白，5%的脂肪，12%的碳水化合物，以及微量礦物質和維生素，聽起來跟乳酪的成分差不多（來源：What is royal jelly composed of and why is it fed only to queen bees?）。不過，蜂王漿中有一類蛋白叫王漿肌動蛋白（royalactin)，可以誘發一些特徵，比如：個體變大，卵巢變大（蜂王腹部比工蜂長），生命歷期更短（可能解釋工蜂21天和蜂王16天的現象），壽命更長（有人說蜂王的壽命是工蜂的20倍）。並且，日本學者 Masaki Kamakura （富山縣立大學）用新鮮蜂王漿或變性蜂王漿+王漿肌動蛋白飼養果蠅（經典實驗材料），發現果蠅也會產生『蜂王化』的變化（上述三點）。所以，這種蛋白應該跟蜂王是否分化有關係，詳細請看：http://www.nature.com/nature/journal/v473/n7348/full/nature10093.html。

PS: 蜂王分化不可能是單一的蛋白就能搞定的，應該還有其他未發現的物質和機制在裡面，不然單一的變異就會毀滅這類生物。

玉山子的提的表觀遺傳學非常有意思，並且提到的張辰宇老師的轟動性文章真的值得一看，大概意思就是：吃進去的東西有可能調控基因。

2. 蜜蜂的性別是由什麼決定的？

蜜蜂性別可以參考再見我的小時候y。

關於決定因素，曾經認為蜂王只是無腦的產卵機器，而後代的性別是由工蜂決定的，因為工蜂建造蜂室（cell/cavity），雄蜂需要的蜂室更大。所以，工蜂通過控制大蜂室的數量就能控制雄性比例。2007年發表在行為生態學雜誌上的文章發現（鏈接在後面），如果蜂王隔離起來（沒有大蜂室），只讓其產雌性，再放回正常環境下（4天後放到有大蜂室的蜂巢），它會主動去產更多的雄性卵。所以，蜂王在決定性別上可能也有一定作用。原先以為蜂王是『被軟禁的光緒』，其實ta暗地裡也在做事情。

The honeybee queen influences the regulation of colony drone production

3. 內在變化是什麼？

求大神！！

Royal jelly - Wikipedia

英文版的百科已經寫得很詳細了，特別是 Epigenetic effects 一節，蜂王漿里的蜂王蛋白通過甲基化等一系列化學反應控制了基因的表達。

除了有兩個專業術語概念之外，剩下的都很好理解，自己翻譯下好了。

epigenetic：生物學術語，表觀遺傳學

methylation：有機化學術語，甲基化

順帶提一下：Both the European Food Safety Authority and United States Food and Drug Administration have concluded the current evidence does not support the claim of

health benefits, and have actively discouraged the sale and consumption

of the jelly.

歐洲食品安全機構和美國食品藥品管理局都聲明目前並沒有找到確切的科學依據說蜂王漿是補品。

以下是節選：

Composition（蜂王漿的成分）

Royal jelly is 67% water, 12.5% protein, 11% simple sugars (monosaccharides), 5% fatty acids and 2-3% 10-hydroxy-2-decenoic acid (10-HDA). It also contains trace minerals, antibacterial and antibiotic components, pantothenic acid (vitamin B5), pyridoxine (vitamin B6) and trace amounts of vitamin C,[2] but none of the fat-soluble vitamins: A, D, E or K.[4]

Proteins

Main article: Major royal jelly protein

Major royal jelly proteins (MRJPs) are a family of proteins secreted

by honey bees. The family consists of nine proteins, of which MRJP1

(also called royalactin), MRJP2, MRJP3, MRJP4, and MRJP5 are present in

the royal jelly secreted by worker bees. MRJP1 is the most abundant, and largest in size. The five proteins constitute 82-90% of the total proteins in royal jelly.[5][6] Royal jelly has been used in traditional medicine since ancient times, and the MRJPs are shown to be the main medicinal components. They are synthesised by a family of nine genes (mrjp genes), which are in turn members of the yellow family of genes such as in the fruitfly (Drosophila)

and bacteria. They are attributed to be involved in differential

development of queen larva and worker larvae, thus establishing division of labour in the bee colony.[5]

Epigenetic effects

The honey bee queens and workers represent one of the most striking examples of environmentally controlled phenotypic polymorphism.

In spite of their identical clonal nature at the DNA level, they are

strongly differentiated across a wide range of characteristics including

anatomical and physiological differences, longevity of the queen, and

reproductive capacity.[7]

Queens constitute the female sexual caste and have large active

ovaries, whereas female workers have only rudimentary, inactive ovaries

and are functionally sterile. The queen/worker developmental divide is

controlled epigenetically

by differential feeding with royal jelly; this appears to be due

specifically to the protein royalactin. A female larva destined to

become a queen is fed large quantities of royal jelly; this triggers a

cascade of molecular events resulting in development of a queen.[3] It has been shown that this phenomenon is mediated by an epigenetic modification of DNA known as CpG methylation.[8]

Silencing the expression of an enzyme that methylates DNA in newly

hatched larvae led to a royal jelly-like effect on the larval

developmental trajectory; the majority of individuals with reduced DNA

methylation levels emerged as queens with fully developed ovaries. This

finding suggests that DNA methylation in honey bees allows the expression of epigenetic information to be differentially altered by nutritional input.

謝邀，我是搞害蟲防治的。不過看了前面的回答，程澈的解答很清晰了。補充一點，既然工蜂和蜂王的形態差異是由表現遺傳學決定的，那麼他們羽化前無論是取食蜂蜜還是蜂王漿都無法改變它的遺傳性狀。建議多進行重複實驗比對前面的結果，觀察是否相悖！

謝邀，之前對這個問題沒有了解，我先了解後再回答。

謝邀，這個我真的不懂，我搞形態學的，對基因遺傳不懂