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【科研论文科普解读】
蜜蜂是大自然最勤劳的“打工者”之一,采花授粉,帮助农作物结果、维护野外植物多样性,我们吃的很多粮食果蔬,都离不开蜜蜂的功劳。
新烟碱类杀虫剂噻虫嗪是农业上很常用的一类农药,用来除掉庄稼上的害虫,但它对蜜蜂并不友好。科学家很早就发现一件很反常的怪事,蜜蜂不会躲开被农药污染的花蜜,反而还更愿意吃混有噻虫嗪的食物。这就会让蜜蜂不断接触有毒农药,伤害蜜蜂个体,甚至威胁整个蜂群。但蜜蜂为什么会“主动上当”,背后大脑是怎么运作的,过去一直没有弄明白。
最近,中国农业科学院蜜蜂研究所联合中国科学院生态环境研究中心等多家单位,在《先进科学(Advanced Science)》发表研究,解开了这个谜题。
研究人员结合蜜蜂行为观察、电生理学、神经化学等多种实验手段,一步步寻找答案。
一开始科学家猜测,是不是蜜蜂鼻子闻到农药气味,被吸引过去了?可实验结果证明并非如此。蜜蜂靠嗅觉完全分辨不出食物里藏着噻虫嗪。也就是说,不是闻到味道就被诱惑,而是把带农药的糖水吃进身体之后,身体内部发生变化,才产生了“更喜欢吃”的错觉。
多巴胺信号参与调控蜜蜂对噻虫嗪取食偏好的机制示意图
科学家进一步研究发现,蜜蜂取食添加噻虫嗪的食物时,脑内多巴胺水平较对照组出现短暂升高,停止取食10分钟后,这种差异不再显著。
为了确认就是多巴胺在作怪,科研人员给蜜蜂使用多巴胺受体拮抗剂进行药理学干预,神奇的现象出现了。被干预过后,蜜蜂对掺了农药食物的偏爱就明显减弱,不再执着选择这份“有毒美食”。这也证实了,正是农药引发大脑多巴胺短暂飙升,给蜜蜂制造了“这份食物很好”的虚假奖励信号,让蜜蜂产生取食偏好。
简单打个比方,噻虫嗪本身没有香甜气味,但进入蜜蜂体内,短暂刺激大脑释放多巴胺,欺骗蜜蜂的神经系统,让蜜蜂主观觉得这份食物更有吸引力,于是反复来吃,持续暴露在农药风险当中。
这项研究揭秘了农药如何通过大脑产生多巴胺,误导蜜蜂,填补了过去的认知空白,也为探索降低蜜蜂农药暴露风险、保护蜜蜂健康的新策略提供了理论依据。
据悉,中国农业科学院蜜蜂研究所为该研究第一完成单位,蜜蜂所刘永军研究员与中国科学院生态环境研究中心葛源研究员为共同通讯作者,中国科学院生态环境研究中心博士生李静为第一作者,美国加州大学欧文分校的研究人员参与了相关合作。该研究得到中国农业科学科技创新工程、中国科学院区域与城市生态安全全国重点实验室项目的支持。
作者:宋雅娟
科学审核:刘永军(中国农业科学院蜜蜂研究所研究员)
