新煙堿類藥物破壞蜜蜂晝夜節(jié)律和睡眠，導(dǎo)致蜂群存活率下降！
2020-12-11
范德比爾特大學(xué)（VanderbiltUniversity）的一項新研究顯示，攝取非致命水平的類似于尼古丁的流行農(nóng)藥（稱為新煙堿）的蜜蜂正在失去睡眠。這種晝夜節(jié)律的破壞使蜜蜂失去了時間感和航行感，導(dǎo)致高度社交化的蜜蜂種群面臨更大的壓力并降低了蜂群的存活率。
新煙堿類農(nóng)藥與其對蜜蜂的致死作用之間一直存在著神秘的聯(lián)系。就像大眾開始注意到蜂群數(shù)量下降一樣，這些農(nóng)藥也作為一種植物維護(hù)技術(shù)而起飛。雖然這種關(guān)系看起來合乎邏輯，但尚未得到證明。史蒂文森生物科學(xué)主席道格·麥克馬洪（Doug McMahon）領(lǐng)導(dǎo)的研究試圖探索這種聯(lián)系。
10月21日，在《科學(xué)報告》雜志上發(fā)表了題為“新煙堿類藥物破壞晝夜節(jié)律和蜜蜂睡眠”的文章。
麥克馬洪實驗室的博士后學(xué)者邁克爾·塔肯伯格（Michael Tackenberg）說：“我當(dāng)時正在思考蜜蜂的消失，然后撲滅它-如果殺蟲劑間接殺死了蜜蜂，但我們不知道到底是怎么回事”興趣促使該項目。
在包括麥克馬洪實驗室的另一位博士后研究員曼努埃爾·賈南尼-古茲曼在內(nèi)的合作者的陪同下，研究小組維持了健康的蜂群來進(jìn)行實驗，以探索在家庭裝修商店出售的廣泛使用的農(nóng)用農(nóng)藥如何阻止蜂群成長。一只蜜蜂每天可以授粉多達(dá)5000朵花，他們的共同努力為全球三分之一的糧食作物生產(chǎn)提供了支持。
在一系列將蜜蜂暴露于恒定光，恒定黑暗以及明暗循環(huán)的實驗中，研究人員發(fā)現(xiàn)了農(nóng)藥起作用的令人驚訝的機(jī)理。持續(xù)不斷的光照條件破壞了28％的蜜蜂的晝夜節(jié)律。將花蜜和花粉中常見的農(nóng)藥添加到蜜蜂的食物中后，其數(shù)量猛增到46％。該論文的共同第一作者賈安諾尼-古茲曼（Giannoni-Guzmán）說：“從圖形上看，正常的晝夜節(jié)律看起來像是穩(wěn)定的波動。” “當(dāng)我們觀察到蜜蜂在幾天內(nèi)消耗了新煙堿類物質(zhì)后，就發(fā)現(xiàn)波浪消失，隨機(jī)運動或幾乎沒有任何睡眠的跡象。”
新煙堿的攝入會在明亮/黑暗和完全黑暗的環(huán)境下改變蜜蜂覓食者的晝夜運動節(jié)奏。覓食蜂的代表性活動圖顯示（A）控制節(jié)律性活動，（B）攝入可比丁（140ppb）后節(jié)律消失，以及（C）噻蟲嗪（140 ppb）和（D）可比德?。?40）攝入后運動自律模式改變ppb）。
研究人員通過質(zhì)譜技術(shù)（一種識別和測量分子內(nèi)化學(xué)物質(zhì)的技術(shù)）探索了這種放大的干擾，發(fā)現(xiàn)新煙堿類物質(zhì)在蜂腦中積累，破壞了晝夜節(jié)律神經(jīng)元。
麥克馬洪說：“我們已經(jīng)知道新煙堿類物質(zhì)是如何破壞蜜蜂的生物鐘的，從而使許多人不再具有規(guī)律的睡眠-覺醒節(jié)律。” “確實具有不規(guī)則的睡眠-覺醒節(jié)律的蜜蜂被剝奪了睡眠，并且在時間和環(huán)境上呈直線排列。”
就像人們睡眠不足的人一樣，如果蜜蜂感到疲倦和迷失方向，它們也無法正常工作。論文的共同第一作者塔肯伯格說：“除了破壞睡眠，我們還知道蜜蜂還依賴于它們的內(nèi)部時間感和太陽的位置。” “如果他們對時間的感覺不正確，則會影響他們有效導(dǎo)航的能力。有理由認(rèn)為，如果蜜蜂的內(nèi)部時間感受到干擾或改變，則可能會影響學(xué)習(xí)，記憶和覓食的效率，甚至?xí)蛩咧袛喽鴾p少容量。這項工作有助于形成證據(jù)，從而塑造美國決策者如何監(jiān)管數(shù)十億美元的農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，而農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)嚴(yán)重依賴于蜜蜂對農(nóng)作物授粉的自然能力。
該團(tuán)隊打算通過調(diào)查蜜蜂的神經(jīng)回路以及新煙堿類藥物在分子水平上的影響，進(jìn)一步研究其發(fā)現(xiàn)的機(jī)理水平。麥克馬洪說：“由于我們現(xiàn)在了解到農(nóng)藥的破壞作用是對蜜蜂的晝夜節(jié)律的影響，因此可能存在一種方法來幫助這些重要的生物增強(qiáng)并維持其時鐘功能。”
（來源：https://news.vanderbilt.edu/2020/11/05/honey-bees-lose-sleep-after-ingesting-pesticides-leading-to-greater-stress-and-lower-hive-survival-rates/）
