近日，中山大学先进制造学院吴嘉宁教授作为第一通讯作者，指导2023级硕士研究生黄泽翔、2023级本科生伍书萌、麦天宇等学子，在熊蜂级型分化与舌部微结构的功能关联研究中取得原创性发现。研究成果以“Tongue microstructure physically constrains division of labor in bumblebee foraging”为题，发表于国际顶级综合性学术期刊《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS)》（中科院1区），这一成果彰显了学院在学科交叉创新领域的硬实力。

PNAS简介：

《美国国家科学院院刊》（英文简称PNAS）是美国国家科学院的官方期刊，创刊于1914年。作为全球被引用次数最多的综合性、跨学科期刊之一，PNAS与《自然》《科学》等期刊齐名，享有极高的学术声誉。PNAS致力于发表涵盖生物、物理、化学、医学及社会科学等多个领域的顶尖研究成果。其主要刊载内容包括前沿的研究报告、学术评论、学科综述与展望、观点文章以及美国国家科学院的学术动态。

                                                   
聚焦科研空白

熊蜂是自然界与农业生产中的“关键授粉使者”，每日造访上百朵花，其采蜜效率直接关乎生态系统平衡与农作物产量稳定。但一个困惑学界多年的问题始终未被破解：熊蜂蜂王仅在筑巢初期外出觅食，待第一批工蜂羽化后便专注产卵、退居幕后，这种分工差异的物理层面成因，此前从未有过明确答案。

过往研究多从行为学、生理调控或分子机制切入，却忽略了采蜜行为本身的物理过程及器官结构约束。我院学子在吴嘉宁教授带领下，联合中国科学院南京地质古生物研究所、北京理工大学组建跨学科团队，精准瞄准这一研究空白，开启了探索自然奥秘的科研征程。

跨学科创新

研究团队融合形态学表征、显微高速成像实验与流体力学建模等多学科技术，聚焦熊蜂的“采蜜核心工具”——中唇舌（嚼吸式口器的关键组成部分），系统探究其微结构与采蜜效率的关联。

通过对99只熊蜂（67只工蜂、32只蜂王）的精准解剖与分析，团队发现：蜂王虽为蜂群体型最大的个体，中唇舌更长、内部容纳空间更大，但其舌部刚毛间距固定在40-50微米；而工蜂的刚毛间距随体型变化在15-45微米间浮动，更适配花蜜捕获。这一差异直接导致蜂王花蜜填充率偏低，采蜜效率远不及工蜂。

在此基础上，团队引入邦德数、毛细数两个无量纲数，量化重力、毛细力与粘性力的相互作用，首次从物理机制层面揭示了舌部刚毛间距、舌长等微结构参数对采蜜效率的约束规律，提出粘性花蜜转运的标度模型，为解析熊蜂觅食分工提供了全新理论视角。

彰显多元价值

这项融合机械工程、生态学、力学的跨学科研究，不仅填补了熊蜂觅食分工物理机制的研究空白，更实现了多领域学术赋能：在生态学领域，推动蜂-花关系研究从几何尺度匹配升级至物理尺度匹配，深化对生物共生演化的认知；在工程领域，为仿生微流体输运系统、微量液体样本采集检测工具的研发提供了重要学术支撑，让自然奥秘转化为工程创新灵感。

此次顶刊成果的发表，是我院学子创新精神与科研素养的生动缩影，更是学院深耕创新人才培养、推动学科交叉融合的重要成果。未来，先进制造学院将持续搭建优质科研平台，助力学子深耕学术前沿、勇破科研难题，产出更多兼具学术高度与应用价值的科研成果，为学术创新与产业赋能贡献中大力量！