中国科研团队这次用多学科的视角揭开了熊蜂觅食分工背后的物理奥秘。社会性行为到底是怎么来的，一直是生命科学里最让人头疼的问题之一。熊蜂作为典型的社会性昆虫，它们在蜂群里有明确的分工，尤其是蜂王一旦工蜂长成了就基本不出门采蜜，这事儿一直让生物学家很感兴趣。以前的研究大多从环境适应、激素调控或者分子信号这些方面去解释。这次的研究有点不一样，是由中国科学家牵头的跨学科合作。王博研究员来自中国科学院南京地质古生物研究所，吴嘉宁教授在中山大学，还有北京理工大学的赵杰亮教授，他们一起完成了这项工作。这次研究重点放在了熊蜂用来吸食花蜜的关键器官——嚼吸式口器中的“中唇舌”。这个器官表面有好几千根细小的刚毛，在采蜜的时候靠高速来回摆动利用毛细作用吸住花蜜再输送进去。 团队通过高精度形态学分析发现了一个之前大家没注意到的细节：在体型最大、地位最高的蜂王身上，它的“中唇舌”上的刚毛间距很稳定，大概在40到50微米之间；而工蜂的刚毛间距却是随体型变化的，范围在15到45微米之间。这让大家想知道这个结构差异到底有什么用。为了搞清楚这个问题，研究团队设计了个模拟自然采蜜环境的实验，还用高速显微摄影技术记录了采蜜过程。数据显示，虽然蜂王的“中唇舌”更长、肚子里能装的蜂蜜也更多，但它每次伸缩吸进来的蜂蜜量却比工蜂少不少。 为了验证这一点，团队引入了两个流体力学里的无量纲数——邦德数和毛细数来分析。模型显示，因为器官结构长得太大有限制了标度关系，当熊蜂变得跟蜂王一样大时，重力作用就变强了，“毛细作用”就不容易把花蜜吸住了。这项研究给出了一个很好的解释：为什么蜂王不愿意出门干活？原来它采蜜效率太低了。论文作者说这很可能导致自然选择让它在窝里专心繁殖，而让干活快的工蜂出去干活。这其实给我们提供了一个结构和功能统一的力学框架来理解社会性分工。 这是个非常好的跨学科合作例子。它打破了传统生物学研究的框框，把工程力学和精细的生物观测结合起来。这次发现告诉我们，那些在微米级别上的细微差别也能影响整个群体的社会行为演化。不仅对理解生物进化有帮助，里面关于液体在微结构里高效输送的原理也能给以后设计仿生微量液体采集器件或者微流控芯片提供很好的自然启发。这说明我国在面向世界科技前沿的基础交叉研究领域又有了新的重要进展。