中国科学院动物研究所研究员王宪辉团队揭示了地熊蜂工蜂生殖阶级建立的机制，指出工蜂生殖阶级的形成受到群体感应信息素与行为互动的协同调控。相关研究近日发表于《自然-通讯》。

传统认知上，社会性昆虫中的职虫——工蜂（蚁）被认为是不育的“劳动者”。然而事实并非如此。在约80%的社会性昆虫中，职虫仍然保留了生殖能力，且对整个蜂（蚁）群的发展具有关键影响。职虫的生殖受到环境中多种因素的精细调控，但具体的调控机制此前尚不明确。

初级真社会性昆虫地熊蜂为研究职虫生殖的调控机制提供了理想的模型，即便蜂王存在，仍有约40%的工蜂会“揭竿而起”，产下未受精的雄蜂卵。然而，在无王情况下，即便食物充足、环境适宜，单独饲养的工蜂七天后卵巢仍不发育。在两只工蜂共处时，会发生争斗行为，胜者往往获得生殖权。更引人注目的是，随着群体规模扩大，工蜂的生殖潜力也随之增强。

研究人员从最简单的两只工蜂的互作范式出发，通过精巧的行为实验设计发现，仅靠“打赢”并不足以启动卵巢发育。研究人员进一步测试了非接触性信号（如声音、视觉、挥发性气味）与接触性信号（如陪伴蜂、生存介质）的作用，最终确认工蜂的生殖启动还需要环境中介质以及同伴接触性信号的共同参与。

通过对环境介质和不同来源化学物质的提取与回补实验，研究人员确认一类化学信号对工蜂卵巢发育至关重要，该信号属于自分泌型角质层化合物，在蜂群中广泛分布，并具有阈值效应。

研究人员在单独饲养的工蜂中回补这类化合物，发现仅凭化学信号并不能激发其生殖。进一步在打斗行为发生前后分别添加信息素回补，结果显示两种时序均能诱导工蜂生殖，说明信息素的感知时机与打斗行为的发生顺序并不固定，二者协同作用才是关键。

随后，研究人员整合多种层析技术、衍生化处理、气相色谱-质谱联用（GC-MS）以及电生理记录，结合生物活性验证，从40多种候选化合物中锁定两种烯烃，它们正是触发工蜂生殖的信息素成分。

最后，在正常有蜂王的蜂群中，研究人员进一步验证了这两种信息素的功能。精巧设计的蜂群实验表明：群体规模越大，工蜂的生殖潜力越强；蜂蜡中这两种烯烃的含量与群体大小呈正相关。在小规模蜂群中外源添加蜂蜡提取液或两种烯烃，均能在有王情况下显著提升工蜂的生殖潜力。由于这类信息素具备自分泌、响应群体规模、具阈值效应等特征，研究人员将其定义为“群体感应信息素”。

这项研究不仅揭示了工蜂通过自组织方式调控生殖的“群体智慧”，更是首次发现可诱导工蜂卵巢发育的信息素，提出了“群体感应信息素模型”在社会性昆虫生殖调控中的新机制，为理解社会性演化提供了全新视角。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-65812-x

信息素刺激工蜂生殖的群体感应模型