不錯!關於工蜂為什麼不自己產子,而是甘願給蜂王做“奶媽”這個問題,蜂王是徹徹底底的被算計了,而且就是死在數學上,可能到今天蜂王都還沒有明白過來,不然早就考上研究生了,到了這裡相信我們數學還不如蜂王的朋友心裡都拔涼拔涼的了,因為今天的內容會涉及較多的學科,大致有蜜蜂生物學知識、數學知識、蜜蜂養殖知識、基因工程知識、《物種起源》、《機率論》知識。
想要解決這個問題必須知道的3個前提既然這是一個結合了多種學科的問題,那麼首先我們就得有明確的前提,那就是關於蜜蜂的一些資料和生物學特點:
①蜜蜂的交配方式:蜜蜂交配的時候是蜂王和多隻雄蜂交配,然後儲存多隻雄蜂的精子,供給終身使用。在這個過程中,蜂王其實產下的後代中,存在不同的血緣關係,因為蜂王的體內含有不同雄蜂的精子,是在產卵的時候進行的臨時受精。
蜜蜂是根據受精卵和未受精卵來區分雌性和雄性的,如果蜂王產下的卵經過了臨時受精,那麼蜂王產下受精卵,發育為雌性,在經過級型分化以後變為蜂王或者工蜂,如果蜂王產下的是未受精卵,那麼將來就發育成雄蜂。
②蜜蜂的生殖方式:在蜂群中,其實可以正常產卵的只有蜂王,但是並不是說作為雌性的工蜂就不會產卵。蜂王在經過交配以後可以產受精卵和未受精卵兩種蜂卵,但是如果蜂王沒有交配,也是可以產卵的,只是產下的卵是未受精卵,這個過程工蜂同樣會進行,只是在正常的蜂群中,工蜂的這種產卵能力受到抑制,所以說蜂群中的蜜蜂,首先是蜂王和工蜂都具備產卵能力,且這些卵都有發育成正常的蜜蜂的能力,只是蜂王在沒有交配就產卵的情況下,只產未受精卵,這點和工蜂產卵的道理相同,但是如果蜂王在交配的情況下,不但具備產受精卵的能力,也具備產未受精卵的能力,相當於是孤雌生殖和有性生殖兩種。
③蜜蜂孤雌生殖後代為單倍體:這點比較特別,根據上面的介紹,蜂王和工蜂都是受精卵發育而成,所以含有雄蜂和蜂王的基因,屬於二倍體蜜蜂,但是雄蜂是沒有父親的蜜蜂,而在孤雌生殖的情況下,雄蜂實際上只是由蜂王的卵子發育而來,就是說,雄蜂是由卵子直接發育成的個體,雖然蜂王是二倍體,但是雄蜂是單獨由卵子發育而成的,實際上只含有蜂王基因的一半。
④蜜蜂的社會化群居生活形成時間:根據目前可考的資料來看,蜜蜂並不是一開始就是群居生物的,蜜蜂開始的時候也是獨居的,從獨居到群居這個過程的形成,根據目前可考證的資料來看,時間在3000萬年到4000萬年之間,而蜜蜂的社會化分工,已經形成了蜂王負責產卵,工蜂負責哺育的這種習性。
蜜蜂社會化的群居分工中,蜂王的主要任務是交配和產卵,工蜂則主要負責蜂群的生產活動和哺育活動,還形成了嘴裡可以分泌營養物質(蜂王漿)的習性,專門的給蜂王哺育後代,不但是蜂王專職的保姆,更是蜂王產下的後代的“奶媽”,倘若蜂王利用點啥來欺騙工蜂給自己做“保姆”,這個時間至今至少有3000萬年了。
蜂群中工蜂的親緣指數在蜜蜂的生物學特點中有一個專門用來計算蜜蜂之間工蜂與工蜂的親緣指數的公式,這個公式是:r=0.25+0.5/n,這裡的r為親緣指數;n為與蜂王交配的雄蜂只數,其實只要我們把這個公式分開後不難發現這個公式的來歷,自然就可以找到工蜂為啥不自己生子,而是甘願給蜂王做保姆了。想要解開這個疑問,首先我們得搞清楚下面幾個問題:
①工蜂與蜂王之間的親緣指數:很顯然,由於工蜂是由受精卵發育而成的,所以不但含有蜂王的基因,還含有了雄蜂的基因,但是蜂王只給工蜂提供了卵子,雄蜂只給工蜂提供了精子,也就是說,每一隻工蜂和蜂王的親緣指數都是0.5。
②後代雄蜂與蜂王之間的親緣指數:由於雄蜂是直接由卵子發育成的個體,所以其遺傳物質中不含有精子,但是蜂王是由精子和卵子發育而成的,這樣下來,雄蜂的基因其實只有蜂王的一半,那麼雄蜂和蜂王的親緣指數應該是0.5。
④工蜂與親代雄蜂的親緣關係:對於親代的雄蜂來說,由於雄蜂是單倍體的蜜蜂,所以其遺傳物質會全部遺傳給下一代,也就是說,含有雄蜂精子的工蜂,其含有親代雄蜂的全部遺傳物質,那麼它和雄蜂的親緣指數就是1.
⑤群內工蜂與工蜂之間的親緣指數:根據上面的資料我們不難發現,由於蜂王與不同的雄蜂交配,產生的後代實際上都是同母異父的亞家庭,這些後代中有全同胞姐妹、半同胞姐妹,同胞姐妹關係,這就是上面的工蜂與工蜂之間的親緣指數的來臨。
在蜜蜂社會化群居過程形成的幾千萬年中,這樣的結構一致傾向於穩定,從這裡來看我們不難發現,這裡面其實是一個非常有意思的數學問題,看起來蜂王利用了機率來讓工蜂犧牲掉生殖權利來給自己做保姆,這個過程從蜜蜂起源的角度來說,蜂王的確佔了工蜂便宜3000萬年,那麼真相真的是這樣的嗎?我們接著往下看。
道高一尺魔高一丈從達爾文的進化論中我們其實可以否認掉蜜蜂的社會化群居過程的公平性,也就是說,工蜂不可能犧牲自己的生殖權利來成就蜂王,如果工蜂那麼做了,說明工蜂有了足夠充分的理由。以達爾文進化論的觀點,犧牲生殖權利去成就其他同類繁衍後代的物種,其實犧牲的是讓自己的同類更好的繁衍後代,這些同類中,包含了自己的大量基因,只要同類的基因得到了遺傳,自己的基因也就得到了遺傳,這是工蜂能夠說服自己給蜂王做保姆的最好藉口。
很顯然,透過上面的親緣指數關係式我們不難發現,一個蜂群中的親緣指數關係是全同胞姐妹>半同胞姐妹>同胞兄妹,如果是全同胞姐妹,那就是一隻雄蜂和蜂王產下的後代,根據上面的親緣指數我們可以發現,全同胞姐妹工蜂之間的親緣指數應該為0.25+0.5/1=0.75.
很多朋友忽略了一個問題,倘若工蜂不是給蜂王做保姆,而是自己產子,那麼工蜂產下的雄蜂和工蜂的親緣指數就只有0.5,原因上面說了,工蜂只會孤雌生殖,後代完全由卵子發育成個體,是單倍體雄蜂,其遺傳物質只有工蜂的一半,自然就是0.5。鄂。
那麼我們就可以發現,蜂王產下的工蜂的全同胞姐妹和工蜂的親緣指數為0.75;工蜂產下的後代與她的親緣指數為0.5。不錯!工蜂生了一個兒子,反而沒有蜂王生一個女兒與工蜂的親。
我們再來看看這場博弈中誰是贏家。你還會說是蜂王騙了工蜂3000萬年嗎?很顯然工蜂才是最終贏家,雖然看起來像保姆一樣給蜂王照顧後代,但是實際上蜂王產子更加有利於她們的基因得到遺傳,而蜂群中培育蜂王的研究中也證實,工蜂傾向於用自己的全同胞姐妹來培育新王,很顯然這個數學問題已經被工蜂完全破解,表面上看起來工蜂的後代體質差,從蜜蜂的生物學特點上來說是一個蜂群毀滅的標誌。
從遺傳學和機率論的角度來說,很明顯工蜂僅僅是把蜂王當成了一個產卵機器,每天餵養蜂王吃好喝足大量產卵,讓自己的基因得到遺傳,傻乎乎的蜂王每天產卵產到吃都要依靠工蜂飼餵,拉泡屎都要工蜂清理,還白白有了一個王的稱號,從工蜂可以決定蜂王生死這點來說,在這場博弈中,工蜂才是最終贏家,對此你怎麼看呢?歡迎下方留言評論,喜歡的朋友點個關注,我們明天見。