个体生命如浪花一瞬，而基因在自然选择中沉积成形。正如《自私的基因》所言：生物体并非为自己而生，而是基因为了自身的延续，暂借肉身一用。有性繁殖让每个个体成为一次性实验，而演化只铭记那些最有利于复制的行为模式。在这漫长的筛选中，社会性作为策略浮现：个体间的协作、利他、分工，使群体成为一个“超级个体”。
蜜蜂，正是社会性进化的杰作——它们构建起高度分化、精准协同的群体秩序，个体行为虽异，却始终有机统一。但这类复杂行为从何而来？表层看似是神经网络的连接，实则其本源或许更深：是基因在神经元内如何被激活、被压制，是行为被编码在基因调控网络中的方式。蜜蜂社会行为的转变，是否隐藏着一个分子程序的“开关”？而这个开关，是否正潜伏在大脑最核心的细胞中？
近日，中国农业大学、青岛华大基因研究院等单位合作，在Nature Communications上发表了题为“Single-nucleus and spatial transcriptomics identify brain landscape of gene regulatory networks associated with behavioral maturation in honeybees”的研究论文。
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该研究聚焦蜜蜂这一典型真社会性昆虫，系统探索工蜂从哺育阶段转向采集阶段过程中大脑基因表达和调控网络的动态变化。研究团队利用单细胞RNA测序和时空组学技术Stereo-seq，在细胞和空间两个层级上共同描绘出高分辨率的大脑分子图谱，重点分析了肯扬细胞、胶质细胞和视叶细胞等不同脑区关键细胞类型的转录特征。
研究通过对来自哺育蜂与采集蜂的大脑组织样本进行比较分析，识别出多个与行为转变显著相关的差异表达基因，并通过SCENIC方法构建了细胞类型特异的基因调控网络（GRNs, gene regulatory networks）。
该研究发现转录因子stripe在采集蜂的小型肯扬细胞（sKCs）中显著激活，并调控Hr38、caveolin-3和Mef2等一系列与突触发育、学习记忆相关的靶基因。研究团队进一步结合原位杂交验证了关键转录因子及其靶基因的空间表达模式，证实其表达状态与行为任务而非个体年龄密切相关。
该研究首次结合单细胞RNA测序与高分辨空间转录组，在细胞和空间两个维度系统刻画了蜜蜂大脑在行为转变过程中的基因调控网络异质性。发现转录因子stripe及其调控的基因网络在小型肯扬细胞中高度激活，并与采集任务紧密相关。
研究构建了行为可塑性与大脑调控之间的联系模型，为深入理解昆虫社会行为背后的分子机制提供了系统框架，也为理解复杂行为如何由分子机制精细调控提供了新范式。
中国农业大学郑浩教授，华大生命科学研究院徐讯、刘姗姗研究员为共同通讯作者。中国农业大学食品学院博士研究生穆晓嬛和河北师范大学生命学院张紫晶副教授为第一作者。该研究得到了国家自然科学基金杰出青年项目等的资助。
