迄今為止，人們還不清楚蜜蜂的性別究竟是如何決定的。杜塞爾多夫海因里希-海涅大學（HHU）的一個由生物學家和化學家組成的研究小組現在已經確定了一個關鍵基因以及與之相關的分子機制。在本期科學期刊《科學進展》（Science Advances）上，他們描述了這個過程如何類似於涉及兩個骰子的遊戲。

Csd 基因可能有100 多種變體，在決定蜜蜂性別方面起著關鍵作用。這些基因在有性生殖過程中結合在一起： 如果基因組隨後包含兩種不同的Csd 基因變體，則發育成雌性蜜蜂，然後將其養大（左圖）。如果受精產生了兩個相同的變體，就會發育出雄蜂，但雄蜂不是由工蜂飼養的。雄蜂（即無人蜂）是經由無性繁殖產生的。

生物的性別對其形態、功能和行為有重大影響。生物的生理性別通常在其生命開始時就已確定。例如，在人類中，決定性別的”Y 染色體”的存在決定了一個男人是否會出生。

早在1845 年，西里西亞牧師約翰-迪齊爾松（Johann Dzierzon）就已經研究過蜜蜂（Apis mellifera）的性別決定機制。其中，他發現了雄蜂–“無人蜂”–的無性繁殖。

與人類不同，蜜蜂並非只有一條決定性別的染色體。由哈佛大學進化遺傳學研究所的馬丁-貝耶（Martin Beye）博士教授領導的研究小組現在已經確定，蜜蜂的性別是由一個被稱為”Csd”（互補性決定基因）的單一基因通過特殊機制決定的。

這種基因可以有100 多種變異，也就是所謂的等位基因。在其他情況下，例如在花朵中，一個基因的不同等位基因可以決定花瓣的顏色。

在有性受精的情況下，來自卵細胞和精子細胞的單一染色體組結合在一起，形成一個雙二倍體染色體組。因此，現在每隻有性受精的蜜蜂體內都有兩個Csd 基因變異。

杜塞爾多夫的蜜蜂研究人員又有了新發現： 如果Csd 基因的兩個等位基因不同，就會發育成雌蜂。相反，如果兩條染色體上的等位基因相同，則發育成雄蜂。然而，由於蜜蜂希望避免近親繁殖，工蜂並不哺育這些卵子。

問題仍然是這種性別決定是如何在分子層面上發生的。主要作者瑪麗安-奧特（Marianne Otte）博士說”我們必須知道，Csd 基因的每個等位基因會產生不同的相關Csd 蛋白變體，所有這些變體都略有不同。現在已經能夠證明，只有不同的Csd 蛋白能夠相互結合，從而激活決定’雌蜂’的分子開關。相反，如果蛋白質相同，它們的結合方式不同，開關就不會被激活。在這種情況下，雄蜂就會發育，但養不大”。

貝耶教授是《科學進展》上這項研究的最後一位作者：”這類似於兩個骰子的分子遊戲：不過，在這種情況下，擲出雙倍骰子的一方並不是贏家。相反，擲出的骰子必須產生兩個不同的數字，才能養育出新的蜜蜂–雌蜂”。

相較之下，雄蜂是由未受精卵發育而成的。因此，這些雄蜂只有一個簡單的染色體組，具有相同的Csd 蛋白質。在產卵過程中，蜂后決定不在卵中添加精子。

奧特博士”我們透過追溯Csd 蛋白的開關功能，解開了一個存在了100 多年的遺傳之謎”。貝耶教授就進一步的研究問題發表了看法：”工蜂是透過什麼機制來識別受精卵是否含有兩種不同的Csd 蛋白，從而被轉換為’雌性’的，目前還不得而知。由於蜂巢內光線昏暗，那麼一定有嗅覺線索”。

這些成果可望用於推進蜜蜂育種措施。