利用現(xiàn)代遺傳學(xué)方法，一組研究人員為長期但熱烈討論的親屬選擇理論提供了強(qiáng)有力的支持，這表明利他行為是將基因傳遞給下一代的一種方式。研究人員包括克里斯蒂娜格羅辛格，昆蟲學(xué)杰出教授，以及賓夕法尼亞州昆蟲學(xué)博士后學(xué)者大衛(wèi)加爾布雷思; David Queller，Spencer T. Olin，圣路易斯華盛頓大學(xué)教授; 和其他人 - 通過檢查工蜂蜜蜂的社會行為來調(diào)查親屬選擇，這些蜜蜂都是女性。

他們發(fā)現(xiàn)工人從他們的女王基因工作者繼承的基因- 蜜蜂的利他行為 -放棄了自己后代的生產(chǎn)，幫助撫養(yǎng)他們的兄弟姐妹。當(dāng)女王去世時，工人們可以開始自私地相互競爭產(chǎn)卵。他們從不同的父親 - 愛國者那里繼承的基因 - 引導(dǎo)了這種行為。

“我們通常認(rèn)為蜜蜂是理想的合作伙伴，與殖民地的所有成員和諧共處，”格羅辛格說。“我們的研究表明，父母遺傳的基因和母親遺傳的基因?qū)嶋H上存在沖突 - 稱為基因組內(nèi)沖突。”根據(jù)格羅辛格的說法，在一個正常的殖民地，女王放下所有的雞蛋，工人們?nèi)匀粺o菌，并幫助撫養(yǎng)女王的后代。當(dāng)女王去世時，工人要么通過保持不育而幫助他們行動，并幫助撫養(yǎng)剩余的后代和姐妹的新后代，或者他們通過激活自己的卵巢和自己的未受精卵來自私地行動，這些卵發(fā)育成雄性。

“在2003年，大衛(wèi)·奎勒發(fā)表了一個關(guān)鍵模型，使用親屬選擇理論預(yù)測，在蜜蜂群體的無王無條件下，愛國者會促進(jìn)工人的自私行為，而母系會促進(jìn)利他行為，”加爾布雷思說。根據(jù)Queller的說法，這場沖突是由于工人中的母系和愛國者分配不均。殖民地的所有工人都擁有相同的母系。相比之下，由于女王與10個或更多男性交配，工人有不同的愛國者。如果一個工人行為無私，并幫助撫養(yǎng)姐妹的后代，她確保她的母系遺傳。然而，如果她的行為自私并產(chǎn)下自己的卵，她的更多的愛國者會傳給下一代。

“認(rèn)為你的基因可能是根據(jù)它們是來自你的母親還是你的父親而相互爭斗是非常奇怪的，”奎勒說。“然而，這正是我們發(fā)現(xiàn)的。事實證明，當(dāng)一位女王去世時，工蜂會按照父親的要求行事，盡可能生產(chǎn)兒子。” 結(jié)果今天(1月11日)出現(xiàn)在美國國家科學(xué)院院刊上。

根據(jù)Queller的說法，這種基因組內(nèi)沖突支持威廉·漢密爾頓于1964年首次提出的親屬選擇理論。利他主義被定義為減少自己的生殖輸出以幫助其他人繁殖。因此，親屬選擇理論預(yù)測，利他主義只會發(fā)展為幫助相關(guān)個體。使用親屬選擇理論，哈佛大學(xué)教授David Haig開發(fā)了預(yù)測基因組內(nèi)沖突的模型，然后Queller將其擴(kuò)展到社會昆蟲社會。

然而，在2010年，生物學(xué)家EO Wilson及其同事發(fā)表了一篇論文，認(rèn)為利他行為不需要進(jìn)行親屬選擇才能進(jìn)化。

“雖然Queller的模型對社交昆蟲中的基質(zhì)和愛國基因的行為做出了非常具體的預(yù)測，但是在開發(fā)出現(xiàn)代基因組工具使我們能夠?qū)ｉT追蹤同一個體中的母系和基因之前，不可能對這種預(yù)測進(jìn)行測試。” Grozinger。

研究人員創(chuàng)造了18種不同的雄性 - 雌性雜交，分別是兩種不同的蜜蜂遺傳種群 - 產(chǎn)生較大卵巢的非洲蜜蜂和產(chǎn)卵較小的歐洲蜜蜂。這些雜交使工人能夠確定哪些基因 - 來自父親的那些基因與來自母親的基因 - 在后代中是活躍的。該小組在沒有女王的情況下安置了工蜂后代，刺激了一些人開始產(chǎn)卵。

研究人員首次證明，與非洲父親和歐洲母親一起工作的蜜蜂卵巢較大，與歐洲父親和非洲母親的蜜蜂相比，更有可能變得生殖活躍。根據(jù)格羅辛格的說法，這表明工人的生殖特性受到他們的愛國基因比母系的影響更大。

“我們確定了超過100,000個DNA片段，稱為單核苷酸多態(tài)性，存在于母親或父親的基因組中，但不是兩者都存在，”Galbraith說。“這項工作使我們能夠確定其工作者后代中哪些RNA是由母系與愛國者產(chǎn)生的。”

接下來，研究人員收獲了工蜂的卵巢并對整個RNA分子進(jìn)行了測序，以確定哪些遺傳基因的表達(dá)程度更高。

“我們發(fā)現(xiàn)，愛國者的表達(dá)，而不是母系的表達(dá)與工人的產(chǎn)蛋行為密切相關(guān)，”加爾布雷思說。

據(jù)研究人員稱，他們接下來計劃探索其他系統(tǒng)中的基因組間沖突。

“令人驚訝的是，奎勒的模型是它提供了非常詳細(xì)的預(yù)測，指出了不同社會昆蟲物種和不同環(huán)境中的母系和愛國者的行為 - 在某些情況下，母系是自私的，”格羅辛格說。