亚利桑那大学三名研究生在内的一组研究人员发现，虽然工蜂和蜂王在基因上可能是相同的，但它们不同的寿命似乎与肠道中不同的微生物有关。观察到的肠道细菌数量差异，被称为微生物群落，可能是困扰科学家很久的一个谜题线索：在两个基因完全相同的等级中，为什么工蜂在几周后就死亡，而蜂王可以活几年?亚利桑那图森卡尔·海登蜜蜂研究中心的微生物学家柯克·安德森说：我们的研究首次提出了蜜蜂肠道内细菌、它们所吃的食物，以及与衰老、压力和寿命相关生理差异之间的联系。
这项研究是由UA、UA的BIO5研究所和Carl Hayden Bee研究中心的跨学科合作完成的，Carl Hayden Bee研究中心由美国农业部的农业研究服务机构运营，该小组在《微生物群落》(Microbiome)上发表了其研究结果。利用UA的下一代测序能力，安德森的团队确定了生活在蜜蜂肠道中的细菌种类和数量。这使得他们可以比较年老的工峰和年老的蜂王肠道菌群组成。越来越多的研究表明，在人类中，所谓的益生菌，如双歧杆菌和乳酸菌，与健康和长寿有关，而属于一种名为Proteobacteria细菌通常与不健康的微生物失衡有关。在工蜂中似乎也有类似的趋势，这使得研究人员希望蜜蜂可以作为模型生物来研究组成哺乳动物(包括人类)微生物群更复杂的微生物组合。
与衰老生理学相似，研究人员发现蜂王和工蜂进入了不同微生物轨迹：随着工蜂年龄增长，它们的肠道微生物群落从最初的有益益生菌优势地位转移，肠道越来越多地被与健康状况不佳和预期寿命较短有关的细菌所占据。另一方面，女峰王以某种方式支持了一个更精细、更高效的微生物群落，它保留了“年轻的特征”。衰老的人肠道经历着同样的事情，就像工蜂一样，它失去了双歧杆菌和乳酸菌等益生菌，获得了多种变形杆菌，而这些变化与我们的健康息息相关。近年来，人们对肠道微生物的作用兴趣大增。广泛的研究旨在解开人体细胞和微生物之间复杂的代谢途径和相互作用，以及它们产生和交换的无数化合物。
蜂王因其体型较大而被认出，并被标上了一个红点，这样科学家们就可以更容易地追踪到它的行踪。蜂王可以存活数年，而工蜂的寿命是以周为单位的。图片：Bob Demers/UANews
丁酸是一种由微生物发酵膳食纤维而产生的短链脂肪酸。短链脂肪酸被认为具有重要的功能，从荷尔蒙的产生到抑制炎症甚至癌症。合著者、亚利桑那大学微生物学系博士生段科普兰(Duan Copeland)说：丁酸盐是在蜜蜂后肠中产生，通过细菌的协同代谢，发现在年老的工蜂中会消耗细菌，在年老的工蜂中会积累细菌。无论是对蜜蜂还是人类来说，丁酸盐都对肠道健康至关重要，但同时也会影响多种系统健康问题。它能增强蜜蜂的免疫力和排毒能力，而且已知它能影响人类的核心功能，包括能量水平和行为。假设益生菌的存在是女峰王长寿的一个组成部分，另一个是她体内的卵黄蛋白含量要高得多，这种含量在她的一生中都很高。在工峰中会看到它提前到达峰值，然后在几天内逐渐减少。
卵黄素是一种营养储存分子，在蜂王的脂肪和血液中含量丰富。它不仅仅是一种简单的营养，它还是一种抗氧化剂，可以提高免疫力，抑制炎症。人类和蜜蜂体内的许多肠道微生物可以被认为是不同剧本中相同的角色，每个细菌都有相似的种类。通过观察这个简化的系统，可以了解到很多关于人类系统的信息，并可能增加人类系统。工峰们只给她喂蜂王浆，这些蜂王浆是用专门的腺体制作，可以认为蜂王浆是一种超级食物，相当于母乳，支持有益的细菌和抗菌肽。研究表明，蜂王浆可以促进蜂王特定肠道微生物的生长，通过将蜂王的肠道微生物群从普通工蜂的肠道菌群中移开，使蜂王的寿命延长。另一方面，工峰们主要依靠花粉作为他们的主食。
蜂王浆、蜂蜜和蜂房环境中的其他因素阻止了有害微生物的滋生。蜜蜂可以通过与食物储存、巢穴同伴和蜂巢的整体环境接触来获得有益的微生物。研究人员认为蜜蜂可以成为人类微生物研究的一个极好的模型，因为它们有着惊人的相似之处。虽然人类的微生物群可能由数千种细菌组成，但蜜蜂只有大约12种，这是一个更容易研究的数字。传统的微生物群落，其中所有的微生物及其基因都已知，已经可以在老鼠身上找到，同样的情况也可以在蜜蜂身上找到。这样的研究可以帮助解决人类微生物学研究中的两大混淆因素：饮食和寿命。为什么会变老，为什么会死亡？这些是模型系统帮助我们探索基本过程，而蜜蜂以其易于处理和相对简单的微生物群帮助回答这些问题。
博科园-科学科普｜参考期刊文献 :《Microbiome》｜研究/来自：亚利桑那大学，DOI: 10.1186/s40168-018-0489-1
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