颠覆百年定论：“摇篮”对蜂王至关重要
王台和建造王台的工蜂。
■本报记者 李晨
成为蜂王还是工蜂，仅仅因为它们吃的不同吗？多年来，人们一直以为，由于吃的是蜂王浆，所以蜂王才成为蜂王。近日，中国农业科学院蜜蜂研究所（以下简称蜜蜂所）的团队联合国内外单位在《自然》发表论文，给出了一个意想不到的答案——除了食物，还有一个重要影响因素是它的居住地。
研究发现，工蜂并非被动的“泥瓦匠”，而是一支拥有精确社会分工的“皇家建筑师”队伍。它们用发热的胸膛精心调制出一种特殊的蜂蜡，为蜂王幼虫打造了独一无二的“生物物理摇篮”——王台。这个摇篮就是蜂王发育不可或缺的“命运密码”。
这项研究彻底动摇了主导蜂学界近百年的“蜂王浆营养决定论”，为理解生命发育与社会性昆虫的进化打开了一扇全新的窗口。
百年定论的裂痕
上百年来，科学家一直好奇，基因完全相同的蜜蜂幼虫，为何会发育成形态、寿命、生殖能力天差地别的蜂王与工蜂。传统“营养决定论”认为，原因是它们的幼虫食物不同，蜂王被喂食的是蜂王浆，而工蜂吃的是普通花蜜。
“营养决定论”自20世纪初以来深入人心。尤其是2011年，日本科学家镰仓昌树在《自然》发文，宣称在蜂王浆中找到了一种关键蛋白Royalactin，一举破解了百年难题，在学界引发轰动。
“那时候我刚上浙江大学硕士一年级，还没有开始做项目。”论文共同通讯作者、蜜蜂所研究员王凯回忆，这篇只有一位作者的《自然》文章深深震撼了他。这让他更加坚定地选择蜜蜂作为日后的研究对象。
然而，2016年，德国科学家Anja Buttstedt在《自然》发表的另一篇研究文章，对前述关键蛋白的作用明确提出了质疑。这一学术交锋让已经开始攻读博士的王凯敏锐意识到，“我们是否一直忽略了影响蜂王发育的其他潜在因素？”
过去的争论都聚焦于“蜂王浆里有什么”，却无人深究“蜂王浆被储存在哪里”。王台是用来培育蜂王、形状如花生般的特殊巢房。工蜂用蜂王浆饲喂王台中的蜂王蛹，在蛹即将羽化前，它们会封上王台，并保留一些蜂王浆在王台中供其食用。王凯决定跳出单一营养的思维定势，将目光转向那个特殊的物理空间。
科研成果的源头经常是不起眼的偶然发现。2019年，王凯团队正在开展成熟蜜形成机制研究。成熟蜜是指蜜蜂采集花蜜后，经充分酿造、脱水，使含水量降至20%以下，并使双糖充分转化为单糖，即自然成熟封盖的蜂蜜。他们猜想，蜡盖的化学组成可能隐藏着花蜜发酵成熟的奥秘。
在研究成熟蜜的过程中，他们意外发现蜜蜂蜂巢中不同部位的蜂蜡化学组成存在差异。王台蜂蜡的化学成分与普通六边形工蜂巢蜡、蜂蜜蜡盖蜂蜡截然不同。
论文共同通讯作者、蜜蜂所研究员薛晓锋说，这个偶然的发现成为后来颠覆性研究的起点。科研路径往往不是预设的，对未知保持开放和敏锐的观察可能让研究者走向更重要的科学问题。
传统观点一度认为，王台只是用以容纳蜂王硕大躯体的被动巢室。“在研究中发现的‘异常’数据会不会和蜂王的发育有联系呢？”经过激烈的内部讨论，王凯带领团队决定沿着这个未知的方向走下去。
为此，团队引入了跨学科力量。北京工商大学教授田华峰协助进行了蜂蜡力学性能测定，发现王台蜂蜡的抗压强度、硬度等指标均显著低于工蜂巢房蜂蜡；中国农业科学院茶叶研究所研究员朱荫则协助破译了王台蜂蜡中特殊的挥发性物质组成。
“手搓”设备捕捉施工现场
尽管团队发现化学与物理组成的差异，但这特殊的王台蜂蜡究竟是如何制造出来的？既然怀疑工蜂在“施工”中有特殊行为，就必须亲眼看到。
然而，市面上没有现成设备。论文共同第一作者房宇、马贝贝等人迎难而上，“手搓”了一套蜜蜂行为与温度观察系统（BTOS）。它由一个可伸入蜂巢的内窥镜和一个能上下左右移动、集成了普通光学与热成像双模块的摄像头组成，活像一个“游戏手柄”。
通过这套自研设备，团队终于看到了令人惊叹的画面。大部分建造王台的工蜂，胸部温度会主动升至39摄氏度以上，远高于巢内常温。它们利用“高温施工”，加工那些高熔点的特殊蜂蜡，像一支专业的工程队存在明确的“亚分工”。
团队观察到个别工蜂会多次进行这一工作。为夯实这些行为学数据，他们完成了1.8万只日龄标记蜂实验，结果明确了王台建造者大部分是青壮年工蜂，而且王台建造行为不是瞬时、偶然的。
就在团队收集了王台蜂蜡特殊的物理、化学和行为学证据后，一个来自内部的“灵魂拷问”让研究陷入了短暂的瓶颈。
论文共同第一作者、中国农业大学高级实验师金晓露在开展项目数据分析时直言：“现在也就是发现了一种新的蜂蜡。”这个来自“生产应用视角”的拷问点醒了大家：如果仅仅停留在现象描述层面，而没有证明这种特殊性与蜂王发育之间有因果关系，那么其科学价值将非常有限。
金晓露建议，必须做一个实验“一锤定音”。于是，团队设计了一个精巧的“人工换盖实验”。在蜂王幼虫发育晚期、蜂王浆供给已充足时，他们将天然的王台蜡盖取下，替换成用普通工蜂蜡重塑的、形状一模一样的假盖子。
结果令人惊喜。在蜂王浆营养绝对充足、王台空间形状完全相同的条件下，住在假王台里的蜂王幼虫发育严重受损，死亡率飙升，化蛹后体重显著下降。这一实验无可辩驳地确立了理化微环境在蜂王发育中的决定性作用。
在长达6年的科研过程中，王凯深感不同学科的视角碰撞至关重要。生物学、化学、材料学、行为学、畜牧生产等多领域专家的协作，最终“顶开”了认知的天花板。
两年博弈与“重度过敏”的坚守
证明一个颠覆性观点只是挑战的开始，将成果刊登于《自然》是一场长达两年的“马拉松”。
“我们投稿投了两年，整两年。”王凯说。期刊罕见地邀请了5位审稿人，在一审阶段，他们都同意送审，但提出的修改意见极其严苛。其中一个关键要求是，在其他物种上重复换盖实验，以证明结论的普适性。
这对实验周期提出了极大挑战。蜜蜂蜂王实验基本上一年只有一次机会，那就是蜜蜂分群的时候。而分群只有在外界条件比较适合、食物比较充裕的情况下才会发生，一年中适宜蜜蜂分群的时间只有3个月。
这意味着需要等待一整年才能获得实验数据。为此，论文作者、国家蜂产业技术体系首席科学家彭文君等通过产业技术体系找到了技术高超的蜂农，最终在驯化程度更低的中华蜜蜂上成功完成了跨物种验证。
这背后是常人难以想象的坚持。马贝贝从2019年硕士阶段就投身该课题。“她原来对蜜蜂不过敏，被蜇多了后现在严重过敏，只要被蜇就必须去医院。”房宇感叹，正是在漫长周期中的坚守，支撑起了整个研究。
论文在线发表的同时，《自然》配发了美国奥本大学教授Michael L.Smith的评论。他说：“这项研究将蜂王王台重新定义为一种精心构建的特殊微环境，并确认其是蜜蜂型级分化的关键决定因素。”
这项研究在科学上建立了一个新范式，将社会性昆虫的巢穴从“被动的生命容器”重新定义为“主动参与发育调控的功能活性组件”。生命发育是基因-营养-环境三者协同的精密交响，而非单一因素的主宰。
“对于蜜蜂育种或畜牧繁育来说，需要精准调控胚胎或幼崽早期的理化微环境。”王凯说，未来智能养蜂需要模拟王台的精确环境；而更广泛的畜牧繁育除了关注基因和饲料，也应将早期发育的物理化学微环境作为一个至关重要的维度加以考量。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1038/d41586-026-01580-y