對于未經(jīng)訓(xùn)練的眼睛看到蜂箱，所有動物看起來都是平等的，但新的研究表明，有些人比其他人更平等。

包括亞利桑那大學(xué)三名研究生在內(nèi)的一組研究人員發(fā)現(xiàn)，雖然工蜂和皇后可以在基因上相同，但它們的生命差異似乎與生活在其內(nèi)臟中的不同微生物有關(guān)。

觀察到的腸道細(xì)菌群體的差異，稱為微生物群，可能是一個讓科學(xué)家長期煩惱的謎團的線索：在兩個基因相同的種姓中，為什么工蜂會在幾周后死亡，而女王可以活多年?

“我們的研究首次提出了蜜蜂腸道內(nèi)的細(xì)菌，它們食用的食物以及與衰老，壓力和長壽相關(guān)的生理差異之間的聯(lián)系，”Carl Hayden Bee Research研究微生物學(xué)家Kirk Anderson說。亞利桑那州圖森市中心。安德森還是UA農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)學(xué)院昆蟲學(xué)系和昆蟲科學(xué)中心的兼職科學(xué)家。

該研究得益于UA，UA的BIO5研究所和Carl Hayden Bee研究中心之間的跨學(xué)科合作，該研究中心由美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究局運營。該小組本月早些時候在高級科學(xué)期刊Microbiome上發(fā)表了他們的研究結(jié)果。

利用UA的下一代測序功能，Anderson的團隊確定了蜜蜂腸道中細(xì)菌的種類和數(shù)量。這使他們能夠比較構(gòu)成衰老工人腸道菌群的細(xì)菌與老化的女王。

越來越多的研究表明，在人類中，所謂的益生菌如雙歧桿菌和乳酸桿菌與健康和長壽有關(guān)，而屬于變形菌群的細(xì)菌通常與不健康的微生物失衡有關(guān)。工蜂似乎有類似的趨勢，導(dǎo)致研究人員希望蜜蜂可以用作模式生物來研究構(gòu)成哺乳動物(包括人類)微生物組的更復(fù)雜的微生物組裝。

類似于衰老的生理學(xué)，研究人員發(fā)現(xiàn)女王和工蜂開始研究不同的微生物軌跡：隨著工人年齡的增長，他們的腸道微生物組從有益的益生菌微生物的最初優(yōu)勢轉(zhuǎn)移，并且他們的腸道被越來越多地接管與健康狀況不佳和預(yù)期壽命較短有關(guān)的細(xì)菌。另一方面，皇后以某種方式設(shè)法支持更精致，更有效的微生物組，保留“年輕人的簽名”，正如安德森所說的那樣。

“衰老的人類腸道經(jīng)歷了同樣的事情，”他說。“就像工蜂一樣，它失去了像雙歧桿菌和乳酸桿菌這樣的益生菌，并獲得了各種變形菌，這些變化與我們的健康密切相關(guān)。”

近年來，對腸道微生物作用的興趣激增。廣泛的研究旨在解開復(fù)雜的代謝途徑和我們體內(nèi)細(xì)胞與微生物共生體之間的相互作用以及它們產(chǎn)生和交換的無數(shù)化合物。

一種這樣的分子是丁酸鹽，其是通過膳食纖維的微生物發(fā)酵產(chǎn)生的許多短鏈脂肪酸之一。已知短鏈脂肪酸具有從激素產(chǎn)生到抑制炎癥和可能的癌癥的重要功能。

“丁酸是由蜜蜂的后腸產(chǎn)生的，通過我們發(fā)現(xiàn)老化工人消耗的細(xì)菌的共同代謝，并在衰老的女王中積累，”UA微生物學(xué)系的共同作者和博士生Duan Copeland說。“在蜜蜂和人類中，丁酸鹽對腸道健康至關(guān)重要，但也會影響各種系統(tǒng)性健康問題。它可以提高蜜蜂的免疫力和解毒能力，并且已知會影響人類的核心功能，包括能量水平和行為。 “

“我們認(rèn)為益生菌的存在是女王壽命延長的一個組成部分，”美國農(nóng)業(yè)部昆蟲學(xué)和昆蟲科學(xué)中心五年級博士生Patrick Maes說。“另一個是她的更高水平的卵黃蛋白原，在她的一生中仍然很高。在工人中，你會看到它提前達到峰值，然后在幾天內(nèi)逐漸消失。”

卵黃蛋白原是一種營養(yǎng)儲存分子，總是富含女王的脂肪和血液。它不僅僅是簡單的營養(yǎng)，還可以起到抗氧化劑的作用，提高免疫力，抑制炎癥。

“人類和蜜蜂分享的許多腸道微生物在不同的游戲中可以被認(rèn)為是相同的角色，”Maes說。“每個細(xì)菌都有類似的細(xì)菌。通過觀察這個簡化的系統(tǒng)，我們可以學(xué)到很多東西，并可能增加人類系統(tǒng)。”

“工人們只會喂她生產(chǎn)的蜂王漿，它們是在專門的腺體中生產(chǎn)的。你可以將蜂王漿視為一種超級食物，蜜蜂相當(dāng)于母乳，支持有益細(xì)菌，含有抗菌肽。”

該研究表明，蜂王漿可以增強女王特有的腸道微生物的生長，通過將腸道微生物群從普通工蜂轉(zhuǎn)移到更長的生命軌道，使王后處于更長壽的軌道上。另一方面，工人主要依靠花粉作為主食。

Copeland說，蜂巢中的蜂王漿，蜂蜜和其他因素會阻止不需要的微生物進入海灣。蜜蜂可以通過與食品商店，巢穴配偶和蜂巢中的整體環(huán)境接觸來獲得有益的微生物。

研究人員認(rèn)為蜜蜂可以成為人類微生物組研究的優(yōu)秀模型，因為它具有驚人的相似性。雖然人類微生物組可能包含數(shù)以千計的細(xì)菌物種，但蜜蜂只有大約十幾種，這是一種更容易管理的數(shù)量。

其中已知所有微生物及其所有基因已知的常規(guī)微生物組已經(jīng)可用于小鼠，并且蜜蜂也可以實現(xiàn)相同的微生物組。安德森說，這樣的研究可以幫助解決人類微生物組研究中的兩個重大混雜因素：飲食和長壽。

“事情如何以及為何變老并死亡?”他說。“這些是模型系統(tǒng)幫助我們探索的基本過程，蜜蜂的易處理性和相對簡單的微生物組可以幫助我們回答這些問題。”