科学界では長い間、普通の働き蜂の幼虫に十分なローヤルゼリーを与え続ければ女王蜂に成長すると一般に信じられてきました。これは女王蜂誕生の「簡単なレシピ」とされています。しかし、カリフォルニア大学リバーサイド校などの機関が雑誌『ネイチャー』に発表した最新の研究では、女王蜂の飼育は単なる食事ではなく、ミツバチのコロニー全体が慎重に設計し維持する「王室の苗床」に依存していることが示された。
研究チームは、若い働きバチが独自の組成を持つ蜜蝋を使って特別な育苗室を構築し、その中でより高く安定した温度を維持し、24時間体制で世話をすることで、将来の女王バチの発育に適した微環境を作り出すことを発見した。科学者らはこれらの女王細胞を「王室のベビーベッド」と名付け、生理学的にも行動的にもこの特別な任務のために「特別に作られた」と思われる、これまで記載されていなかった働きバチのグループ「女王細胞ビルダー」を特定した。
女王蜂と働き蜂は生命の出発点がほぼ同じで、どちらも見た目がほぼ同じ受精卵から生まれます。しかし最終的には、女王バチのほうが体が大きく、発育が早く、寿命も長く、コロニー内で卵を産んで子孫を残す責任を負う唯一のメスとなります。これまでは、栄養豊富なローヤルゼリーが女王蜂と働き蜂の大きな違いの主な要因であると考えられてきたが、新たな研究では食物だけでは女王蜂の形成過程を完全に説明できないことが指摘されている。
女王バチの「育成メカニズム」を深く理解するために、チームは、熱画像、行動追跡、材料科学、化学分析などのさまざまな技術的手法を使用して、女王蜂の育巣室と巣内の一般的な六角形の育巣室（働きバチの幼虫が発育する細胞）の違いを体系的に比較しました。その結果、ハニカムセルに使用されている蜜蝋はピーナツの殻の形をしていることがわかりました。通常のハニカムセルと比較して、そこで使用されるミツロウは、密度が低く、柔軟性が高く、断熱性と保湿能力が高く、著しく異なる脂肪酸と化学シグナルを含むという物理的および化学的特性が大きく異なります。
研究者らはさらに、女王蜂の幼虫を「王を育てるワックス」と通常の働き蜂のワックスで構成された育苗室で飼育し、与えられる餌の配合が全く同じになるように管理する対照実験を計画した。通常の働きミツバチにさらされた幼虫は死亡する可能性が高く、たとえ生き残ったとしても、より小さな女王バチに成長することが多いことが判明しました。これは、周囲の物理的および化学的環境が女王蜂の発育において栄養と同じくらい重要であることを強く示唆しています。
同時に、科学者たちは、これらの「王室のゆりかご」の建設を担当する働きバチの特定のグループ、つまり「保育園ハウス建設者」も特定しました。彼らは通常、他の働きバチよりも若く、将来の女王バチの世話をするときに異常に高い体温を維持し、この特殊な仕事を行うにつれて生理学的状態が変化します。余分な暖かさは女王蜂の発育を早めるのに役立つようです。女王蜂が成虫として羽化するまでにかかる時間はわずか約 16 日ですが、普通の働き蜂は約 21 日かかります。この違いにより、コロニーは女王の交換が必要なときに、より迅速に女王の交換を完了することができます。
この研究では、これらの働きバチが巣の中で既製の蜜蝋を単に再利用するのではなく、特に王室の建設のために巣内の材料を積極的に収集、改変、濃縮し、さまざまな生物学的経路を活性化して蜜蝋の生産に参加していることも判明した。つまり、「王室のゆりかご」が作られる過程で、この高度に専門化された任務に対処するために、彼ら自身の生理機能も調整されてきたのです。巣の中の蜜蝋の流路を追跡するために、研究者らは通常の蜂の巣に少量のグラファイトを加えて、蜜蝋をわずかに暗くしました。その後、これらの黒っぽいワックスの出現が苗床で観察され、働きバチが苗床の建設に使用するために意識的に蜜蝋を収集、輸送、再処理していることが確認されました。
このプロセスを説明する際、プロジェクト参加者の一人で、カリフォルニア大学リバーサイド校の総合ミツバチ研究センター（CIBER）所長である昆虫学者のボリス・ベア氏は、女王バチの飼育は単純な幼虫の餌付けというよりも、むしろコロニー内の「宮殿プロジェクト」に似ていると述べた。 「これまでの考え方は単純でした。卵を育苗室に入れ、ローヤルゼリーを与えれば女王蜂が生まれるというものでした。」同氏は、「プロセス全体の背後には、当初想像していたよりもはるかに洗練された一連の複雑な『機械』があることがわかった」と述べた。
研究チームはまた、アジアミツバチとセイヨウミツバチでも同様の行動パターンを観察しており、女王蜂を作るために専門の苗床と専門の働きバチのコロニーに依存するこの戦略は進化の歴史の初期に形成され、さまざまなミツバチの系統で広く保存されている可能性があることを示唆している。このプロジェクトは、カリフォルニア大学リバーサイド校の元博士研究員である Yu Fang 氏と Yahya Al Naggar 氏が主導しています。これは、行動、生理学、材料科学、化学、ゲノミクスなどの学際的な力を統合し、複雑な生物学的問題に関する学際的な研究という CIBER の全体的な概念を体現しています。
この研究はミツバチそのもの以外にも影響を及ぼします。科学者たちは、この研究が生物学的発達プロセスに対する人々の理解を再構築し、生物学的成果の形成における環境、社会的相互作用、および「構築された環境」の強力な役割を強調すると信じています。過去数十年にわたって、「女王の物語」は、特別な食べ物がどのようにして特別な個体を生み出すかという事例に還元されてきましたが、今では研究により、より豊かで洗練された全体像が示されています。つまり、女王の誕生は、女王を育てるための高度に協力的で精密に設計された環境の結果であるということです。
ベア氏は、ミツバチのコロニー内での正確な分業とエンジニアリング能力は、独立した個体の単純な集合体というよりは、ある程度、複雑な全体的な生物学的システムに近いと指摘した。同氏は、「このプロセスは『バッキンガム宮殿』に似ていると考えることができる。女王バチの育成をフルタイムで担当する働きバチの専任チームがいる。彼らがうまく仕事をしなければ、コロニー全体が繁殖できない。」と述べた。この観点から見ると、ミツバチのコロニーは食物と空間を共有するだけでなく、コロニーの継続性を確保するために自らの微環境を積極的に「設計」し、「変革」していることが分かります。