有哪些动物知道近亲繁殖危害大,而刻意避免近亲繁殖的?

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蜜蜂。

你有没有想过这样一个问题:

蜜蜂这样的社会性昆虫,蜂王和所有工蜂、雄蜂生活在同一个蜂箱里,雄蜂和工蜂又都是蜂王的后代。

那么,蜂王岂不是要和自己的儿子(雄蜂)近亲繁殖了吗?

蜂群内的蜂王(红圈内)和雄蜂(蓝圈内),绝大多数是工蜂

事实上,在很长的一段时间里,人们都很难观察到蜂王和雄蜂的交配过程,养蜂人普遍猜想蜂王并不和雄蜂交配,蜂王产卵时,只是在蜂房中产下未受精卵,再由蜂巢内的雄蜂对这些卵一一进行“授精”。

可是,无论雄蜂在蜂箱里和蜂王交配,还是依靠雄蜂对蜂卵进行再授精,都会不可避免地牵扯到“近亲繁殖”的问题。毕竟,多代近交普遍存在近交衰退现象,难道对蜜蜂不适用?

关于蜜蜂家族繁衍的秘密,长期都是个大难题!毕竟蜂群里有数万只不好惹的工蜂,蜂王又藏身于其中,在活框蜂箱发明之前,蜂巢都是彼此错综联结在一起的,很难拆解,也就难以窥视蜂巢内部的情况了。

1771 年,斯洛文尼亚养蜂人安东·扬沙(Anton Janša)首次观察到新出生的蜂王离开蜂巢,返回时腹部会带着一条“白丝线”。

1787 年,瑞士著名的养蜂盲人弗朗索瓦·于北(Francois Huber,1750-1832) ,和其妻子玛利亚、仆人比尔南三人通过实验,驳斥了“雄蜂为蜂卵授精”的说法,并证明了蜂王需要出巢交尾的事实,并同样观察到返回时的蜂王腹部带着一条“白丝线”,以及雄蜂的生殖器官。于北将这一发现写成著作,公之于众,人们这才知晓蜂王和雄蜂在巢外交配的生物学特性。

在活框蜂箱发明之前,蜂巢安置在木桶、空心树段这样的“洞穴”内,箱体很难打开,也无法将蜂巢无损地分开,想要仔细观察蜜蜂的生物学行为,是很困难的
瑞士著名的养蜂盲人弗朗索瓦·于北发明的“书页式”蜂箱,蜂箱可以像书本那样一页一页打开,便于观察蜂巢内部
今天的标准化活框蜂箱,蜂巢被木框保护,悬挂在蜂箱内部,随时可以进行取出、检查、增添等操作,对蜂蜜生产和研究都提供了便利

弗朗索瓦·于北发明了“书页式”蜂箱,可以将蜂巢像书那样一页页打开,此举可以看作现代活框蜂箱的初始版本。也正因为能够“拆开”蜂巢,于北等人可以细致地观察蜜蜂的生活,得到了相当多的新发现,蜂王出巢交尾就是最重要的发现。于北家境富足,热爱自然科学,但不幸 15 岁时患眼病,后完全失明,在妻子和仆人的帮助下,克服困难,坚持研究,其经历颇为传奇。

1859 年,美国的牧师米利特,在养蜂场亲自见到了一对正在空中交配的蜂王和雄蜂,由于二者结合时飞行不稳定,跌落在了地上,使其亲眼见证了蜜蜂巢外交配的现象。

后来,人们又发现蜂王在一次交尾过程中,会同不止一只雄蜂交尾。

至此,人们对雄蜂和蜂王那独特的交配习性,终于有了大致了解。

以蜂王的视角看待交配过程,是这样的:

蜂王在出生后大约 10 天就能达到性成熟,它会在一个晴天的午后飞出蜂巢,在空中与雄蜂交配,称之为“婚飞”。

由于“蜂王信息素”的作用,蜂王的出现会立即吸引附近的雄蜂,雄蜂们会争先恐后地追向蜂王。蜂王的“婚飞”持续约半个小时,期间通常会与 7~17 只雄蜂交配,直到蜂王体内的贮精囊装满了精液,足够终生产卵使用为止。

蜂王一生仅交配 1 次,交配结束后返回蜂巢,交配完成大约 3 天后开始产卵,之后除分蜂、飞逃等特殊情况外,终生不再离开蜂巢。

用一根细线拴住 1 只 10 日龄的蜂王,就会立刻引发大量雄蜂对蜂王的追逐,并与蜂王交配(图片来自网络)

以雄蜂的视角,交配过程相当惨烈:

在与蜂王成功交配的一瞬间,雄蜂生殖器会脱落,并被拉断,雄蜂也在这一瞬间死去……脱落的生殖器会用来堵住蜂王生殖孔,以阻止精液外流。当有第二只雄蜂再与之交尾时候,要先将其拔掉,再重复以上动作。

蜂王的一次成功交尾,就意味着有十几只雄蜂也在争相“赴死”。

也正因为这个过程太过复杂,才需要人们探索那么多年去揭示这一奥秘。

蜂王在空中婚飞时,身边并无工蜂护卫,其面临的危险要比在巢内多得多。蜂王与雄蜂交尾、抱对过程中,还会出现飞行不稳定,跌落到地面的现象(前文的米利特牧师就是这样偶然发现的),若跌落到水里,可就要双双殒命了……

看起来,这实在不是一个好方案!

在蜂巢中,蜂王是被重重保护的个体,过着衣食无忧的生活。但在婚飞时,蜂王需要独自面对蜂箱外的一切

但在亿万年的自然选择之下,蜜蜂选择这种复杂且危险的空中交配方式,为的是最大限度避免近亲繁殖,更有利于种族的繁衍:

1.避免近亲繁殖。

新蜂王出生约 10 天后就开始交配,且一生只交配一次,也就完全避免了和后代雄蜂(儿子)的交配机会。

新蜂王和同群雄蜂都是老蜂王的后代,是典型的“兄妹”关系,蜂王飞出巢外交配,周围 5 千米内的雄蜂都有机会参与竞争,也就极大减少了和同群雄蜂交配的机会,极大减少了近亲繁殖的概率。

2.筛选掉不健康的雄蜂。

在蜂王婚飞时,周围 5 千米半径内的所有雄蜂,理论上都有参与交配的机会,但只有飞行能力最强的十几只雄蜂才有机会与蜂王交配。于是,蜂王通过这一方式,成功筛除了那些行动力差、有疾病的劣质雄蜂基因,能参与交配的雄蜂,都拥有更优秀的基因,后代更有活力。

交尾成功后的蜂王(2021 年 6 月摄),注意蜂王腹部拖着的一条细线,这其实是雄蜂精液凝固后形成的,被称为“交尾标志
一只将腹部伸入蜂房,正在产卵的蜂王(2025 年 5 月摄)。蜂王交尾后 2~3 天,就会开始产卵。
蜂巢中整齐排列的蜂卵(2025 年 5 月摄)。蜂王交尾约 3 天后就能产卵,在高峰期每昼夜可产卵 1500~2000 粒,成为真正的“产卵机器”

3.增加种群基因丰富度。

蜂王交尾成功后,将十几只雄蜂的精子都储存在体内的“储精囊”中,供其一生使用。此后,除分蜂、飞迁等特殊情况外,蜂王终生不再飞出蜂巢。蜂王所产后代,虽然同属一个母亲,却分属十几个不同的“父系”,也就大大提高了后代基因的丰富程度,对于提高蜂群整体的抗病力、适应力意义重大。

今天,大量的蜜蜂育种实验已经证明,蜜蜂具有明显的杂交优势,使用不同品种的雄蜂和蜂王,其杂交后代蜂群具有良好的生活力和采集力,使用杂交蜂种是目前养蜂业重要的增产方案。

相反,蜜蜂的近亲交配,尤其多代近交,虽然能提升品种纯度,但会形成严重的近交衰退现象,会使蜂群的生活力严重下降,如翅膀变窄、抗病力弱,无法用于生产,甚至还会使蜂王产下 50%的二倍体雄蜂卵,这些卵根本无法完成发育,会进一步削弱蜂群的活力。

蜜蜂近交也就只在育种中得以运用,提高后代的纯度,并不直接用于生产。

因此,不选择蜂巢内安逸又稳定的环境,反而选择巢外复杂的交配方式,看似危险,却规避了近亲繁殖风险。蜜蜂巢外交配的特殊习性,对于蜜蜂家族的整体繁衍、壮大,都是最有利的!


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蜂王的生活幸福吗?蜂王是怎么来的?互联网已经将绝大部分信息差抹除了,知识已经随处可以获得,为何大部分人依旧无法获得大幅突破?蜜蜂为什么会心甘情愿地在人造的蜂箱中筑巢?蜂箱的形状和蜜蜂圆形的窝一点不一样啊?