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从恐慌到理智:蜂群崩溃综合征的研究历史

2018-01-16 来源于:互联网
进出蜂箱的蜜蜂

  科技讯 北京时间9月26日消息,据国外媒体报道,这篇文章最初发表在Quora网站上,是台湾大学的昆虫学系助理教授Matan Shelomi(中文名为薛马坦)对蜜蜂和蜂群崩溃综合征问题所撰写答案的第二部分,较为详细地总结了蜂群崩溃综合征的研究历史和现状,并对未来的前景做了展望。

  2015年11月8日,星期一早晨的明尼阿波利斯(美国明尼苏达州的城市),我很早就醒来,因为不想错过早上八点时梅·贝伦鲍姆教授在美国昆虫学会年会上的演讲。在一场关于蜜蜂蜂群崩溃综合征(colony collapse disorder, CCD)的研讨会上,贝伦鲍姆教授作为开场演讲嘉宾,与到会的科学家分享了最新的研究发现。她的演讲题目是《关于CCD的ABC和XYZ》,涵盖了关于该课题在9年时间内的584篇论文。我丝毫不怀疑她阅读了每一篇论文。她将所有这些历史和数据浓缩成了16分钟的演讲,几乎没有让人停下来喘息的时间。尽管现在蜂群崩溃综合征已经不再像几年前那样经常占据新闻头条,但科学家对蜜蜂的兴趣却更胜以往。因此,对于那些感兴趣的人,这里对贝伦鲍姆教授的演讲做了总结,并介绍了蜂群崩溃综合征的历史和现状。

  一切都开始于2006年10月,当时一种被称为“秋季衰退病”(fall-dwindle disease)的蜜蜂消失现象开始被注意和报道。健康的蜂群突然崩溃,工蜂没有一下子死亡很多,而只是消失不见了。都不见了。没有尸体。幼虫被抛弃在蜂窝中,食物完好无损地储存着,甚至蜂后都被抛弃在蜂巢里。没有相当规模的工蜂数量担任维持工作,蜂群最终会全部死亡。这种奇怪的现象究竟是什么,蜜蜂离开蜂巢之后会在哪里的荒野死去?在2007年2月发表的一篇文章中,这一现象被重新命名为“蜂群崩溃综合征”。紧接着,美国各地都传来了蜂群崩溃的报告,《纽约时报》(New York Times )的商业版块也报道了这一事件,并且在不到一个月时间里举行了一次美国国会小组委员会。在这个时候,欧洲也注意到了同样的现象。到了4月,媒体对贝伦鲍姆所说的“蜜蜂末日”(Apispocalypse,词源来自西方蜜蜂的学名Apis mellifera)发了狂,任何太阳底下的东西,太阳以外的东西,以及太阳本身都被指责是造成蜂群崩溃的元凶。为了把真相与阴谋论和优先研究分离开,美国农业部举办了一次会议,并迅速排除了所有错误的理论,包括手机、宇宙射线、转基因农作物、移民、奥萨马·本拉登、光照派、无线网络、风力涡轮机、核电厂、外星人、太阳耀斑、飞机尾迹,以及蜜蜂被公路上的汽车撞到等。

  在转基因和外星人都被排除之后,还有哪些原因剩下?有4个依然很有可能的原因。一是杀虫剂,最受关注的是目前主流的新烟碱类杀虫剂;二是病原体:一些导致蜜蜂生病的细菌或寄生虫,可能还没有全部被发现;三是管理和养蜂手段导致的免疫力抑制:这些蜜蜂在用货车运送到全国各地的过程中遭受了很大的压力;第四点,不断下降的营养供给:栖息地丧失意味着花朵越来越少,供蜜蜂食用的花粉和花蜜也就越来越少,因此蜂农必须借助含糖的水或玉米糖浆。你可以将以上这些记为4个“P”:杀虫剂(Pesticides)、病原体(Pathogens)、养蜂手段(Practices)和(缺少)花粉(Pollen)。这种记忆法是我自己的发明,不是贝伦鲍姆博士的,如果觉得有帮助,请尽管使用。如果你不喜欢的话,还可以尝试记住4个“D”:药物(Drugs)、疾病(Diseases)、干扰(Disturbance)和食物(Diet)。现在科学家已经知道了从哪里着手,并开始努力解决问题。凑巧的是,在“秋季衰退病”首次被发现的同一个月,科学家发表了完整的蜜蜂基因组序列,这使未来的工作变得更加容易一些。

  2007年9月,研究者取得了第一个突破:从崩溃蜂群的蜜蜂基因组中鉴别出了一种病毒,称为以色列急性麻痹病毒(Israeli Acute Paralysis Virus,IAPV)。这种病毒发现于以色列,其最初起源尚不明确,不过有人归咎于从澳大利亚进口到美国的蜜蜂种群曾被该病毒污染。消失的蜜蜂是否因为感染这种病毒而离开蜂巢呢?答案是否定的。一个月之后,科学家对1950年的冷冻蜜蜂标本进行了检测,发现也含有以色列急性麻痹病毒。无论该病毒从何而来,它都已经在美国存在了很长时间,远早于蜂群崩溃综合征的出现。难题的解决必将困难重重。(这个例子也表明了保存很久之前的科学标本有多么重要:你永远不知道什么时候或者什么原因会有人用到它们!)

  那么新烟碱呢?如今欧洲人对农业技术发展越来越焦虑,他们迅速将所谓“疯狂蜜蜂病”(Mad Bee Disease)归咎于新烟碱类杀虫剂。然而,一项对108个崩溃蜂群的研究发现,只有3个蜂巢中残留着新烟碱类杀虫剂。其中的关联并不明显。不过,就在同一项研究中,科学家在全部崩溃蜂巢中都发现了杀螨剂。蜂农会直接向蜂巢喷洒杀螨剂,以控制寄生在蜜蜂身上的瓦螨。然而,这些杀螨剂事先都经过了检测,被认为不会伤害蜜蜂——在单独使用的时候。2009年,研究发现这类杀螨剂中有两种具有协同效应,即单独使用时不会致死的剂量在二者结合使用时就会产生较严重的毒性……两种其实并不多:2010年3月,对蜜蜂体内121种代谢产物的分析显示,有6种来自杀虫剂,大部分为杀螨剂。

  为什么会发生协同效应?基因组计划揭示,蜜蜂对毒素的抵抗能力天生较弱:它们只有3种不同的解毒酶,属于细胞色素P450超家族。在对杀螨剂解毒时,这3种酶显然忙不过来,因此协同效应几乎是肯定会出现的。尽管蜜蜂的细胞色素P450与其他昆虫体内的具有相同效力,但数量上的劣势意味着蜜蜂很难同时应付多种杀虫剂(相比之下,人类在这方面就厉害得多,一共拥有57种细胞色素P450超家族的酶)。那么,蜂群崩溃综合征的起因就是蜜蜂无法解毒这些杀虫剂“鸡尾酒”吗?可能不是。2009年1月的一项研究发现,解毒基因的表达(对一个基因使用程度的测量)在崩溃蜂群和健康蜂群里是一样的。一方面崩溃蜂群的蜜蜂应对杀虫剂的能力还说得过去,另一方面健康蜂群的蜜蜂面临的麻烦也同样多,要导致蜂群崩溃还需要其他某些东西。一个假说被否定之后……另一个假说又出现了。该研究还发现相对健康蜂群,崩溃蜂群具有大量的病毒,比如“类小RNA病毒”(picorna-like virus)。现在,病毒已经成为研究热点。到了2009年8月,仍然有许多病原体与蜂群崩溃综合征联系在一起。2010年10月,两种全新的病毒——属于RNA病毒——被发现只存在于崩溃蜂群。2011年6月,科学家又发现了4种全新的RNA病毒。

  那么,我们要如何保护蜜蜂免受这些病毒的侵袭?类小RNA病毒通过瓦螨传播,因此我们还是得用杀螨剂保护蜜蜂……而对于RNA病毒,由于它们在其他传粉昆虫中也都有发现,科学家最终认为这些病毒是通过花粉本身传播的!蜂群崩溃综合征看起来似乎无法解决……但是到了2010年12月,新的研究指出,蜂群崩溃综合征完全不是问题!那一年有大量的蜂群消失,但并不是因为蜂群崩溃综合征。研究人员发现饥饿和恶劣天气才是最大的原因。是这样吗?

  2012年1月,科学家发现了一个新的蚤蝇物种。蚤蝇又被称为驼背蝇,是一类小型的寄生蝇。这种新发现的蚤蝇与蜂群崩溃综合征完全没有关联,而媒体之所以将二者联系起来,主要是因为它们能寄生在蜜蜂的大脑中,并将蜜蜂变成“僵尸”。令人毛骨悚然,但关系不大。那么肠道细菌呢?已经有研究显示,全世界的蜜蜂拥有几乎相同的肠道细菌,就连熊蜂也是。再一次地,没有证据表明这与蜂群崩溃综合征存在联系。还是让我们回到4个“P”吧。

  到了2012年2月,科学家已经有了预示一个蜂群即将崩溃的标志物:瓦螨;微孢子虫(Nosema),一种寄生真菌;病毒感染,许多可能的病毒;以及……其他一些因素。只有前三个因素还不足以引发蜂群崩溃,因此还得加上其他一些东西。这些因素之间共同的关联是瓦螨:它们能传播病毒,也能传播微孢子虫(也传播病毒),而它们本身也足以致命,并且是几种有协同效应的杀螨剂的使用原因。表明瓦螨破坏力的证据越来越多,但也有一些好消息:2012年的一项研究发现,越冬时的蜂群损失正在下降。蜂群崩溃综合征正在好转,现实情况是这样吗?

  大约在2012年1月时,在瓦螨的证据越来越多的同时,突然间,新烟碱类杀虫剂又闯入了研究者的视线。我们不是证实它们不是元凶了吗?没有完全证实,因为新的研究显示,新烟碱类杀虫剂可能会被植物从土壤里吸收到体内,或者通过其他媒介被蜜蜂接触到——不是通过蜂巢或直接接触。从1月到3月,一系列论文指出,新烟碱会导致蜜蜂更容易被微孢子虫感染。因此,可以说杀虫剂和病原体也在“协同作用”了。类似蜂群崩溃综合征的现象如今也开始在熊蜂和其他以土壤筑巢的蜂类中出现,尽管没有人知道出现了多久。我们应该禁止新烟碱类杀虫剂吗?不,因为欧盟已经这么做了,但并没有效果。替代新烟碱的杀虫剂也没有更安全。2013年2月,研究者发现喷洒在农作物上的杀虫剂,与喷洒在蜜蜂身上的杀螨剂也会发生相互作用,即存在更多的协同效应。到了11月,杀真菌剂也成为指责的对象……接着,人们甚至还指责溶剂!这些溶剂由活性较低、无毒、无杀真菌效力的化合物组成,在与杀真菌药物混合之后,有助于更好地施药(可以把一杯柠檬水中的水当成溶剂,用来承载柠檬汁和糖)。如果溶剂也能引起协同效应,那就没什么东西是安全的了!

一只在蜜蜂幼虫上的瓦螨

  杀真菌剂还有另一个问题:它们会杀死蜜蜂在制造蜂花粉时所必需的“好”真菌。蜂花粉是花粉和蜂蜜的混合物,蜜蜂用其喂养幼蜂和蜂巢中的其他成员。因此,它们的食物现在也受到了威胁,这就说到了其他的“P”。科学家发现,食用花粉的蜜蜂比不食用花粉的蜜蜂更能忍耐杀虫剂。2013年3月,科学家发现,在所有花粉中存在的一种化合物——对香豆酸(p-Coumaric acid)——能够能正调节(提高活性)蜜蜂体内解毒和免疫基因(需要说的是,该物质对人类无效,所以还是把花粉留给蜜蜂吧)。我们现在可以确信,给蜜蜂喂食玉米糖浆或玉米糖对它们的免疫力是不利的……但是蜂农们又有什么办法?许多曾经开满鲜花的荒野如今已经变成停车场或高尔夫球场。现在,我们可以很确定地将栖息地丧失视为引发蜂群崩溃综合征的中间因素:它不会直接杀死蜜蜂,只是让其他一切变得更糟糕。没错,这又是协同效应。除此之外,还有研究发现,任何驱使蜜蜂在一年中过早地去寻找食物,或者让它们在还太年幼的时候采蜜(通常是年龄较大的蜜蜂从事觅食工作)的压力,都可能导致蜂群崩溃综合征。

  那么现在我们到哪了?蜂群损失并没有减少多少:可怕的2013年很快就让2012年的好消息黯然失色。因此,尽管综合征还在,甚至媒体的关注度也在下降,但仍然有好消息:对传粉媒介,包括蜜蜂之外的其他物种,的研究空前丰富。我们在过去九年里获得的蜜蜂知识,要比过去几十年里加起来的还多!全世界的大学都在聘用农业学家(蜜蜂专家),世界各地的人们对蜜蜂的思考也远胜于其他生产食物的生物。假如说今天的人杀死一只蜜蜂的可能性要远小于九年前,那我一点都不惊讶。

  对于那4个“P”呢?它们还依然存在。杀虫剂(Pesticides)杀死蜜蜂;病原体(pathogens)到处都是;引起压力的管理手段(practices)和缺乏优质花粉(pollen)和花蜜来源,都会削弱蜜蜂抵御化学物质和传染病的能力。螨虫和杀螨剂,病毒和瓦螨,疾病和森林砍伐,所有这些因素都在相互作用。正如美国农业部“蜂群崩溃综合征指导委员会”在2009年所说的,“没有发现任何单一因素具有足够根据作为致病因子”;在2010年又说,“情况越来越明了,(蜂群崩溃综合征)不能归咎于任何单一的因素”。一切都是协同作用:蜜蜂受到来自各个方向的攻击,而这些因素的整体威力又远远超过其单独的作用。

  我们能做些什么?不需要禁止任何东西:涉及的化学物质太多了,有些物质如杀螨剂,所对付的瓦螨显然要比它们的毒性可怕得多。如果你知道任何能清除瓦螨,却又不会杀死蜜蜂的方法,那就太棒了。但这还不够,因为即使是花粉也能传播病毒。虽然无法阻止蜜蜂生病,但我们能帮助蜜蜂变得更加健康,更加有可能恢复蜂群。我们已经着手处理影响蜜蜂的一个因素:栖息地丧失。阻止栖息地的继续破坏,并逆转已经造成的结果。种植花圃,而不是精细修剪的草坪;保护森林和草原;或者在住宅附近放多几个花盆,种一些蜜蜂喜欢的花卉。你可以敦促本地政府部门在公共空间种植更多的花卉,例如在道路两旁或环形交叉路口。你甚至可以自己建立一个蜂巢!此外,请善待蜜蜂。如果你在某个地方遇到一群“不识趣”的蜜蜂,不要惊慌,也不要用药物喷洒它们。你可以联系本地的养蜂人或者其他可能认识养蜂人的机构,很快就会有人前来捕捉这群蜜蜂,并建立一个新的蜂巢。这些蜜蜂可以转移到其他地方而不必被杀死。

  此外,请记住蜜蜂并不是唯一的传粉者,也不是唯一的蜂类。西方蜜蜂(Apis mellifera)并非原产于美国或澳大利亚,或世界其他许多地方。原生的蜜蜂、熊蜂、集蜂科蜜蜂、木匠蜂等等,可能都是比驯养的蜜蜂更有忍耐力的传粉者。虽然这些原生蜂类本身也受到栖息地破坏和疾病等因素的威胁,但如果蜜蜂的情况没有改善,它们也可以作为备用计划。在那之前,新的研究结果会一直不断涌现,科学家也会努力为蜜蜂研究筹集资金——这一机制在过去几年里很成功,未来也会继续。

  总结一下,我们很可能永远无法排除四种因素中的任何一个,因为它们都是真实存在的。不过,我们还是会尽一切可能找出明确的原因、更好的解决措施和更安全的预防手段,当然还要努力让蜜蜂拥有足够的天然食物。与此同时,请继续关注蜜蜂!正是你的兴趣和关注驱动着科学发现,并且为新的蜜蜂研究提供资金,所以,不要让你的好奇心崩溃!(任天)