此故事的另一版本刊登于 The Scientist。
蜜蜂工蜂一生都在为蜂巢辛勤劳作，从未登上蜂后至高无上的地位。但它们可以改变职业。起初，它们是蜂巢内的护理蜂，负责照顾幼虫姐妹。之后，它们转变为采食蜂， venturing into the outside world in search of flowers and food. （进入外面的世界寻找花朵和食物）。
这不仅仅是任务之间的切换。护理蜂和采食蜂是截然不同的亚群体，在身体、思维能力和行为方面都有所不同——例如，采食蜂会使用著名的摇摆舞。“（它们）就像科学家或记者一样不同，”研究蜜蜂行为的Gro Amdam
解释说。“它们能够塑造自己成为需要高度专业技能的这两种角色，这真的很神奇。”从护理蜂到采食蜂的转变很重要，但也是可逆的。如果护理蜂消失了，采食蜂可以恢复到原来的身份来填补劳动力缺口。
Amdam 将它们比作经典的视觉错觉（右图所示），它同时描绘了一位年轻的名媛和一位老妇。“蜜蜂的基因组就像这幅画，”她说。“它里面同时有这两位女士。基因组如何能够让其中一位脱颖而出，然后是另一位呢？答案在于‘表观遗传学’的变化，它会改变蜜蜂某些基因的使用方式，而不会改变其底层的 DNA。Amdam 和她的同事Andrew Feinberg
发现，从护理蜂到采食蜂的转变涉及到一组化学标记，这些标记被添加到几十个基因的 DNA 上。这些标记，被称为甲基化，就像便利贴一样，指示文本片段应该如何阅读，而不会改变实际的文字。如果采食蜂变回护理蜂，甲基化标记也会恢复。它们共同构成了一个灵活的工具箱，一种在同一幅图中同时看到老妇和名媛的方式，一种从同一基因组中榨取两种截然不同且可逆的技能组合的方式。我们早就知道表观遗传学改变可以将肝细胞与神经元区分开来，甚至可以将蜂后与工蜂区分开来。其他研究也发现了与行为改变相关的表观遗传学改变。are related to changes in behaviour
。但正如伊利诺伊大学的Gene Robinson
所解释的，Feinberg 和 Amdam “首次证明，如果行为是可逆的，那么甲基化也是可逆的。”“这是让我羡慕的一篇论文，”来自阿拉巴马大学伯明翰分校的神经生物学家David Sweatt
说，他没有参与这项研究。“我认为它将成为新兴行为表观遗传学领域的奠基性论文。”Amdam 和 Feinberg 并不是第一个研究护理蜂和采食蜂之间差异的人。亚里士多德本人是第一个认识到这些差异的人，但他错误地认为护理蜂是更老的亚群体，因为它们身上有灰色的绒毛。事实上，护理蜂是年轻的群体，之后才会成熟为采食蜂。Feinberg 实验室的学生 Brian Herb 比较了五只采食蜂和五只护理蜂的大脑，发现 155 个基因的甲基化水平存在差异。接下来，Amdam 实验室的博士后 Florian Wolschin 将实验小组的蜂巢中的所有护理蜂都移除了，而采食蜂则外出采食。“采食蜂回来后，它们就想，哦不，发生了什么？一半的采食蜂变回了护理蜂，”Feinberg 说。研究小组发现，107 个基因的甲基化水平在此逆转过程中发生了变化，其中 57 个基因与护理蜂到采食蜂的转变中的基因重叠。Seirian Sumner
来自伦敦动物学会的研究人员指出，比较两组各五只蜜蜂是“统计学的勉强”，尽管该团队确实用一组新的蜜蜂重复了他们的实验。他们再次发现了 57 个相同基因中的 45 个存在甲基化差异。这些标记有什么作用？Feinberg 和 Amdam 确定的基因中约有一半被甲基化标记所灭活，而其他基因则被以不同的方式剪接——也就是说，它们所包含的指令被切断并以替代方式重新组合。而这些基因又做什么呢？它们中的大多数似乎都参与控制其他基因。“任何人都会猜测它们与嗅觉或信号有关，”Feinberg 说。“它们不是。它们是对于调控其他基因至关重要的基因。”Sumner 说，一个很好的流程图正在显现。有什么东西触发了从护理蜂到采食蜂的转变。甲基标记被添加到一组核心基因上，并决定了它们的激活或剪接方式。然后，这些基因控制着其他基因的活动，从而导致蜜蜂身体和行为的巨大变化。“这几乎描述了一个行为基因组学家的梦想！”Sumner 说。研究动物行为的生物学家谈论“表型可塑性
”——即在不断变化的环境中改变身体或行为的能力。“这篇论文是揭示[这种可塑性]机制并使其可研究的第一步。”Robinson 补充说，我们开始了解表观遗传学变化如何影响我们生活的许多重要方面。通过展示表观遗传学可逆性的一个清晰案例，这项研究提供了诱人的线索，表明我们最终可能能够“操纵表观遗传学来改善认知、衰老以及健康和福祉的其他方面。”但 Sumner 提醒说：蜜蜂可以在几个小时内从护理蜂切换到采食蜂，所以这两种角色可能非常不同，但这种转变并不是巨大的。在那些在其一生中表现出更显著行为改变的生物中，我们是否会期望看到更复杂的甲基化变化？“行为可逆性在什么时候会变成不可逆的单向转移？”她问道。参考文献：Herb, Wolschin, Hansen, Aryee, Langmead, Irizarry, Amdam & Feinberg. 2012. Reversible switching between epigenetic states in honeybee behavioral subcastes. Nature Neuroscience http://dx.doi.org/0.1038/nn.3218
图片由Sajjad Fazel
