Mehiläisperheen muodostavat kolme pääkastia: kuningatar, lukuisat työmehiläiset (naaraspuoliset) ja kuhnurit (urospuoliset). Jokaisella kastilla on oma tehtävänsä, joka varmistaa yhdyskunnan elinvoimaisuuden, lisääntymisen ja työnjaon. Silti mehiläisten lisääntymisessä pääroolissa ovat haploidiset kuhnurit ja diploidiset kuningattaret.
Kuhnurit – urospuoliset mehiläiset
Kuhnurit ovat urospuolisia mehiläisiä, joille on ominaista poikkeuksellinen geneettinen alkuperä. Kuhnureiden päätehtävä on paritella nuorten kuningattarien kanssa. Tämä tapahtuu lennossa, jolloin kuhnurit siirtävät siemennestettä tulevaa munien hedelmöitystä varten. Jokainen kuhnuri tuottaa noin 10 miljoonaa geneettisesti identtistä siittiötä, jotka ovat geneettisesti identtisiä sen munan kanssa, josta kuhnuri itse kehittyi.
On tärkeää mainita, että pidemmän kehitysajan vuoksi kuhnurisikiöt ovat punkkien Varroa destructor kohde. Punkkien kanssa kehittyneet kuhnurit ovat selvästi heikompia, ja vain hyvin pieni osa kykenee hedelmöittämään kuningattaren. Jos punkkien tartuntaa ei hallita, voidaan kohdata ongelmia laadukkaiden kuningattarien parituslennoissa.
Kuningattaret – ainutlaatuinen elämän varasto
Kuningatar on pesän tärkein yksilö. Kuningattaren ainutlaatuinen ominaisuus on kyky säilyttää siittiövarasto pitkään parituslentojen jälkeen. Siittiöitä säilytetään erityisessä elimessä – spermateekassa. Uusimmat tutkimukset ovat osoittaneet, että spermateekan neste on biokemiallisesti aktiivista ja omaa ominaisuuksia, jotka mahdollistavat siittiöiden elinkyvyn säilymisen pitkään. Nestettä analysoitaessa on todettu, että siinä on proteiinikomplekseja, jotka auttavat ylläpitämään pH-tasapainoa. Nesteestä on myös havaittu runsaasti antioksidantteja, joista osa on tyypillisiä myös kivesten eritykselle. Kaikki tämä mahdollistaa sen, että kuningatar voi ylläpitää elinvoimaisen siittiövaraston vuosien ajan ja hedelmöittää satoja tuhansia munia.
Parittelun aika ja olosuhteet
Parittelu tapahtuu lennossa, ilmassa, aurinkoisina, lämpiminä päivinä heikon tuulen vallitessa. Kuningatar parittelee 10–20 eri kuhnurin kanssa, sillä se varmistaa yhdyskunnan geneettisen monimuotoisuuden. Parittelun aikana kuhnurien siemenneste siirtyy spermateekkaan, ja kuhnurit kuolevat aktin jälkeen. Onnistuneen parittelun jälkeen kuningatar alkaa munia ja pysyy pesässä koko loppuelämänsä (jopa 3–5 vuotta), vaikka onkin tuottavin ensimmäisten 1–2 vuoden aikana.
Geneettinen samankaltaisuus
Mehiläiskuningattarella on 16 kromosomiparia, mikä tarkoittaa, että kukin pari koostuu kahdesta kromosomista: toinen on peritty hänen äidiltään ja toinen hänen isältään. Kun kuningatar munii, kustakin parista siihen päätyy satunnaisesti vain yksi kromosomi. Siksi jokainen muna sisältää puolet äitinsä geneettisestä informaatiosta ja on siihen noin 50 % samankaltainen.
Mehiläisen kuhnuri kehittyy hedelmöittymättömästä munasta, joten sillä on vain yksi kromosomisarja eli 16 kromosomia, jotka kaikki on peritty vain äidiltä. Koska kuningattarella on kaksinkertainen määrä (32), jokainen kuhnuri saa niistä aina erilaisen yhdistelmän (edellä mainitun satunnaisuuden vuoksi). Siksi kaikki veljeskuhnurit ovat erilaisia eivätkä ole äitinsä tarkkoja kopioita.
Kun kuhnurin siittiöt hedelmöittävät kuningattaren munan, syntyy diploidinen jälkeläinen: työmehiläinen tai kuningatar. Se saa isältä kaikki 16 kromosomia (koska kuhnurilla on vain yksi sarja) ja äidiltä 16 satunnaisesti valittua. Näin ollen tällä työmehiläisellä on 100 % isän DNA:ta ja noin 50 % äidin DNA:ta. Tämä tarkoittaa, että kaksi työmehiläistä, joilla on sama äiti ja sama isä, jakavat keskenään noin 75 % samoista geeneistä. Mutta jos työmehiläisillä on sama äiti, mutta eri isät, niillä on yhteistä geneettistä informaatiota vain noin 25 %.
On mielenkiintoista, että tämä geneettinen läheisyys vaikuttaa myös mehiläisten käyttäytymiseen. Tutkimukset ovat osoittaneet, että isältä perityt geenit edistävät useammin itsekästä käyttäytymistä, koska tällaiset geenit ovat tyypillisiä vain pienelle osalle yhdyskuntaa. Sen sijaan äidiltä perityt geenit kannustavat useammin yhteisölliseen, altruistiseen käyttäytymiseen, koska niitä esiintyy koko yhdyskunnassa. Tämä on yksi syy siihen, miksi mehiläiset usein valitsevat yhteistyön, vaikka se tarkoittaisi, etteivät ne itse jätä jälkeläisiä.