互动科普

戴夫·哈肯博格（Dave Hackenberg）以养蜂为生。他用卡车载着自己的蜂箱往返于美国东海岸沿岸，偶尔还要穿梭于东西海岸间，为佛罗里达的甜瓜、宾夕法尼亚的苹果、缅因的蓝莓和加利福尼亚的杏授粉。

2006年秋，和过去42年一样，哈肯博格全家和他的蜜蜂从宾夕法尼亚中部迁往佛罗里达中部过冬。这些蜜蜂在宾夕法尼亚盛开着南瓜花的田地里刚刚结束劳作，就要去赶佛罗里达鬼针草（Spanish needle）的最后一次流蜜期（nectar flow）。刚刚转至新场址，查看这些授粉者时，蜂箱里的蜜蜂多得简直就像“沸腾”了。但是，1个月后再来看时，他惊呆了！3,000个蜂箱中，超过半数已经完全没有蜜蜂，余下的蜂群中也失去了大量工蜂，只剩下了看似健康的年幼工蜂和蜂王。奇怪的是，周围并未看到蜜蜂尸体。“就像是个鬼镇”，当哈肯博格请我们寻找蜜蜂神奇消失的原因时，他如是说。

我们和其他研究人员立即组织了一个跨学科的工作团队，于2006年12月首次描述了这一现象，随后命名为“蜂群崩溃失调症”（colony collapse disorder，CCD）。奇怪的是，次年春天，哈肯博格的蜂群停止了死亡，但那时，他的3,000群蜜蜂仅剩下了800群。当他和美国国内的同行们说起此事的时候，发现自己不是唯一的受害者。我们在2007年春开展的调查表明，大约1/4的美国蜂农遭受了类似损失，全国有超过30%的蜂群死亡。接下来的那个冬天，蜜蜂大量死亡的现象继续发生且范围进一步扩大，全美国36%的蜂农遭受了损失。而后，在中国、加拿大、欧洲、巴西、澳大利亚及其他国家和地区，蜜蜂大量死亡的现象相继见诸报端。目前还没有最近的数据，但是已有一些蜂农说，去年冬天也有部分蜂群遭受了损失。

世界1/3的农产品依靠西方蜜蜂（Apis mellifera）授粉，这是西方国家蜂农广泛饲养的温顺蜂种。蜜蜂的死亡引起了人们的惊慌。栽培单一作物的大型农场每年都需要在短期内进行密集授粉，而野生蜂和蝙蝠之类的其他授粉者却不能充当这一角色。只有西方蜜蜂蜂群能够在全年的几乎任何时间提供大量授粉者——只要天气足够温暖而且有花可采。

我们的合作研究已经排除了CCD的很多可能成因，也找到了一些可能的致病因素。但是迄今为止，没有一个致病因素得到确证。感染CCD的蜜蜂更容易受多种病原体感染，包括一种新发现的病毒，但这些感染看起来只是机会性感染（opportunistic infection）——就像艾滋病人因肺炎而死一样。现在，我们了解到的情况是，CCD可能由不同因素的不同组合方式导致，病因错综复杂，因此或许根本就没有解决CCD的良策。我们需要更加关心环境，并对养蜂和农业生产进行一些长期调整。

在CCD出现之前，就已经有许多疾病导致蜜蜂种群数量减少。2006年，美国饲养的蜂群数约为240万，还不及1949年时的一半。但是蜂农从没遭受过像2007年和2008年冬天这样如此巨大的损失。尽管CCD可能不会导致蜜蜂灭绝，却可能让很多蜂农破产。即便最终蜂农幸运地掌握了相关的技巧和秘诀，到那时虽然克服了CCD，但没有了授粉者，某些作物的大面积种植将不再可行，只有近100种作物或许仍能幸存。我们也许仍然能吃到玉米、小麦、马铃薯和大米，但是我们日常食用的水果和蔬菜，如苹果、蓝莓、花椰菜和杏仁等就有可能成为稀世珍品。

无声的花期

当哈肯博格第一次告诉我们他的蜜蜂在逐渐消失时，我们的第一反应认为是瓦螨（varroa mite）导致了这一现象。这种凶猛的寄生虫在1987年首次传入美国，到2006年已经使蜂群饲养量锐减45%。成熟的雌性瓦螨以蜜蜂血淋巴（Haemolymphe）为生（血淋巴是无脊椎动物的“血液”，无色，兼具血液和淋巴样组织液的特性，主要作用为营养物质运输、温度调节和创伤愈合）。这些瓦螨还携带了一些病毒，会强烈抑制宿主的免疫反应。和绝大多数蜂农一样，哈肯博格在长期的蜂螨防治过程中已经积累了很多经验，而这次，他确信症状有所不同。

本文作者之一范恩格斯德多普对哈肯博格剩下的蜜蜂进行了解剖，发现了一些此前没有见过的症状，例如内部器官组织受损。初步的研究也检测到了蜜蜂疾病的一些常见病因。在肠溶物中，我们发现了可以导致蜜蜂痢疾的单细胞真菌寄生物的孢子。但是，在这些蜜蜂以及后来解剖的样品中，该孢子的数量却不足以解释如此巨大的损失。本文另一位作者考克斯—福斯特开展了分子方面的检测，发现这些样品中几种已知病毒的感染水平相当高。但同样地，在解剖过的样品体内，没有一种病原能够解释如此大范围的蜂群消失。

换句话说，这些蜜蜂都染病了，但似乎每一群都感染了不同组合的疾病。我们推测，某种因素破坏了蜜蜂的免疫系统，使它们容易感染一些健康蜂群本可抵御的疾病。正如哈肯博格所说，头号疑凶——瓦螨的数量并没有达到能够导致如此突然大量死亡的程度。

2007年春，我们将工作进一步细化。我们对全美国的蜂群管理进行了全面调查，走访了遭遇过CCD和没有遇到过CCD的蜂农。这些调查排除了很多可能的因素，包括某种养蜂管理方法：大型商业蜂农、小规模蜂农和业余养蜂人一样遭受了极大的损失；定地蜂农和转地蜂农饲养的蜂群都出现了症状；甚至一些采取有机养殖的蜂农也受到了影响。

随着媒体对蜜蜂神秘消失事件的报道，公众开始高度关注这件事。很多人迫不及待地对病因进行了揣测。有些人甚至基于一些不完善的研究，提出了诸如CCD与手机辐射有关的想法。而有些假设根本无法验证，例如有人认为蜜蜂可能是被外星人拐走了。

很多民众都赞同的一个观点是，这些蜜蜂有可能是吃了一些转基因作物（尤其是Bt作物）的花粉而中毒了。Bt作物中有一个来自于苏云金杆菌（Bacillus thuringiensis）的杀虫毒素基因。毛虫食用这种能产生毒素的作物后便会死亡。但是在CCD暴发之前，研究已经表明Bt毒素的活性只在毛虫、蚊子和一些甲虫的肠道内才会激活。在蜜蜂及其他很多昆虫的消化道内，Bt并不起作用。

另一个流行观点则更可信，这一观点将CCD的暴发归因于合成有毒物。蜂农为了杀螨而喷洒的杀螨剂（acaricide），以及周围环境中或蜜蜂授粉作物上的杀虫剂，是两大主要疑凶。2006年，新一代杀虫剂替代了老杀虫剂。在法国等其他一些地区，已有蜂农认为，这些新杀虫剂中有一种新烟碱类杀虫剂（neonicotinoids），对授粉昆虫有危害。这类杀虫剂模仿尼古丁的效应（烟草植物借此防御食叶害虫），而且对昆虫的毒性要比对脊椎动物的毒性大。新烟碱类杀虫剂并非只存在于叶子中，它同样能进入植物的花粉和花蜜，从而影响授粉者。此前的研究证实，新烟碱类杀虫剂能降低蜜蜂对于如何回巢的记忆能力，而这一现象有可能与CCD有关。

我们和其他专家也怀疑，可能是蜜蜂的自然防御能力因营养不良而受到了破坏。由于人类一直在试图“整顿”我们的环境，自然界中已经不像以前那样，拥有大量种类丰富的花可供蜜蜂及其他野生授粉者采集。我们种植了大量的作物，但是没有了杂草丛生却开满鲜花的路边花丛和篱笆；我们的绿草坪上也没有了三叶草和蒲公英之类的“杂草”；即使路边和公园，也显示了我们要保持整洁和没有杂草的愿望。但是，对于蜜蜂和其他授粉者而言，绿草地犹如荒漠。与那些自然环境中可以从很多途径取食的授粉者相比，为大面积的某一种作物授粉的蜜蜂可能会缺少某些重要营养成分。出于这些担忧，蜂农已经开始尝试给这些蜂群喂饲蛋白添加剂——尽管蛋白添加剂本身并不能直接起到防止CCD发生的作用。

全力以赴

除对一些显而易见的可能成因（如某种新突变的病原导致了CCD）进行调查外，我们的特别工作组主要针对杀虫剂和营养这两个广阔的领域进行研究。检验我们的三个假设需要采集大量的样本。我们和马里兰州贝尔茨维尔美国农业部实验室的杰夫·佩蒂斯（Jeff Pettis）一道，开展了这一工作。我们需要花许多时间，经历长途跋涉，还要采集足够整个团队共享的样本。由于没有死亡的蜜蜂可供研究，基于存活的蜜蜂可能会处于疾病初期的假设，我们决定采集发病中期的蜂场的活蜜蜂进行研究。蜜蜂被贮存于酒精中，用以研究蜂螨数量和疾病种类。蜜蜂、花粉和蜂蜡（honeycomb wax）则被放在干冰上，立即运至宾夕法尼亚或马里兰州，贮存于超低温冰箱中，用于分子和化学分析。

一些样本被寄至我们在美国北卡罗来纳州立大学的同事戴维·塔尔皮（David Tarpy）处分析蛋白含量。塔尔皮在感染CCD的蜂场和看似健康的蜂场间没有找到蛋白方面的显著差异。他的分析结果说明，仅凭营养状况不能解释CCD。

在杀虫剂的研究方面，我们得到了宾夕法尼亚州立大学研究人员玛丽安·弗雷泽（Maryann Frazier）、吉姆·弗雷泽（Jim Frazier）和克里斯·穆林（Chris Mulin），以及北卡罗来纳州加斯顿美国农业部实验室化学家罗杰·西蒙兹（Roger Simonds，很巧的是，西蒙兹本人也养蜂）的协助，结果出乎意料：针对杀虫剂、除草剂和杀真菌剂的广谱分析（broad-spectrum analysis），发现了超过170种不同的化学物质。大多数贮存的花粉样品含有5种或5种以上不同的物质，有些甚至达到了35种。尽管这些样品中化学物质的含量和多样性都很高，但没有一种物质看起来是CCD的唯一原因：有时健康蜂群某些物质的含量比CCD蜂群还高。

所有样品中都没有发现新烟碱类杀虫剂，但这并不能排除这些物质或其他杀虫剂是致病因素的可能性。蜂群是动态的，而我们的取样却不是——我们只取了一次样。目前仍然存在这样一个可能性，即感染CCD的蜜蜂被一种或数种化合物毒害，而这些物质在我们取样时含量并不明显。

在鉴定可能导致CCD的新传染病或某种老传染病的新变种方面，我们似乎无从下手。目前已知的蜜蜂细菌、真菌和病毒疾病都不能解释CCD，我们根本不知目标何在。

考克斯－福斯特和哥伦比亚大学的伊恩·利普金（Ian Lipkin）研究组，在美国康涅狄格州布兰福德市454生命科学生物技术公司的协助下，求助于搜寻微生物的一种成熟方法——宏基因组学（metagenomics）。该技术从含有多种不同生物体的环境中提取核酸（DNA和RNA）。这些遗传物质被混合并切成足够短的片段，使编码它们的“字母”序列能够被破译。在普通的基因测序中，研究人员接下来会使用软件把这些片段拼接回去，推断该生物的基因组。但在宏基因组学中，来自不同生物体的基因混合在一起，测定的序列是某个小生态系统生物集合（包括微生物）的快照。宏基因组学已被用于研究海水和土壤环境，揭示了这些环境中微生物的高度多样性。这一方法也可用于检测生物体上共生或感染的微生物种类。

显然，这些测定的基因序列中，大多数源于蜜蜂自身。幸运的是，蜜蜂基因组已经被测定，这些序列可以被轻易地过滤掉。然后，将并非来源于蜜蜂的序列和已知物种基因序列进行比对。细菌、真菌、寄生虫和病毒等领域的分子生物学分析专家也加入到我们的行列中，与我们共同鉴定可能的CCD疑凶。

这一CSI模式的研究极大地扩展了我们对于蜜蜂的了解。首先，结果表明所有样品 （包括CCD和健康的）都含有8种不同的细菌，而这8种细菌在此前全球其他地区的两个研究中也有发现，表明这些细菌很可能是蜜蜂的共生菌，可能在诸如协助消化等方面是蜜蜂生存必需的。另外，我们还发现了两种微孢子虫（nosema）、两种其他真菌和数种蜜蜂病毒。

其中一种病毒——以色列急性麻痹病毒（Israeli acute paralysis virus，IAPV）此前在美国从未被鉴定出来，因而备受关注。2004年，巴勒斯坦耶路撒冷希伯来大学的伊兰·塞拉（Ilan Sela）在研究蜜蜂为何死于突发性麻痹症时，首次详细描述了IAPV。在我们最初采集的样品中，几乎所有的CCD蜂群都有IAPV，而没有感染CCD的蜂群只有一群有IAPV。但是即使如此明显的相关性也不能确证就是IAPV导致了CCD。实际情况有可能是CCD使蜜蜂更容易感染IAPV。

结案？

有关IAPV的后续研究表明，该病毒存在至少三个不同的菌株（strain），有两个感染了美国的蜜蜂。其中一个菌株很可能是在2005年美国政府取消蜜蜂进口的禁令后，从澳大利亚传入美国的（蜜蜂进口的禁令从1922年开时实施，而杏树花期授粉昆虫严重短缺的现象促使美国政府对此松绑）。另一菌株可能出现得更早，而且表现得很不一样。它的来源目前未知，可能源于蜂王浆或补助花粉（pollen supplement）的进口，也可能随近年来新引入的蜜蜂害虫一起传入美国。研究数据还表明，IAPV已经在世界其他地方的蜜蜂体内存在了一段时间，已进化出了很多不同的菌株，而且可能变化很快。

在尝试确定IAPV作用的过程中，考克斯—福斯特对此前从未暴露于该病毒的蜜蜂进行了接种实验。她的团队将整箱蜜蜂放到温室中，喂食含有IAPV的糖水。这一感染果然引起了CCD的一些疑似症状：1～2星期内，蜜蜂开始死亡，呈急性麻痹症状在地上抽搐，而且死亡地点远离蜂箱，与CCD造成的神秘消失如出一辙。这些结果表明，IAPV可能是CCD的元凶，或者至少起到了部分作用。

其他一些团队的取样结果表明，IAPV在美国分布广泛，并且不是所有感染IAPV的蜂群都有CCD症状。这些结果暗示，IAPV本身不会导致CCD，或者有些蜜蜂先天就是有IAPV抗性的。确切地说，我们从2007年开始与美国农业部展开合作研究，对3个转地蜂场进行跟踪调查，观察到一些感染了IAPV但没有崩溃的蜂群，其中一些蜂群后来不药而愈。

研究人员逐渐达成共识：营养不良和接触杀虫剂之类的多种因素削弱了蜂群的抵抗力，使它们易受某种病毒导致的崩溃症影响。在我们的温室试验中，被限制于相对狭小空间造成的压力足以使蜂群易感染IAPV，并死于CCD的疑似症状。最近，长期监测发现了一些意料之外的其他因素，会增加蜂群的损失，其中包括杀真菌剂百菌清（chlorothalonil）。目前，研究人员正在研究这些因素如何促使蜂群崩溃。

开发针对蜜蜂病毒，尤其是IAPV的疫苗或治疗方法是众望所归。不幸的是，疫苗对蜜蜂并不起作用，因为无脊椎动物的免疫系统不像人类和其他哺乳动物那样，在受到疫苗刺激后会生成某种保护物质。研究人员正着手寻找其他替代方法，例如一种基于RNA干扰技术的方法（见上方图框），可以阻碍病毒在蜜蜂细胞内的繁殖。选育出抗病毒的蜂种也是一种长期解决方式。然而，这一工作将耗时数年，而那时可能已有大量的蜂农破产。

很多蜂农也已经通过进一步改善蜂群饮食、加强卫生（减少传染病和蜂螨、微孢子虫等寄生虫）等方法，很好地控制了蜂群损失。值得一提的是，研究表明使用旧巢框前用伽马射线对它们进行消毒，可以减少蜂群崩溃的风险。另外，农业生产的简单改变，例如种植灌木篱墙来打破单一栽培的种植方式，将有助于改良蜜蜂的营养平衡，同时为野生授粉者提供充足营养。

人们需要迅速行动起来，以维护花朵和授粉者之间古老契约的完整性，保障我们自身的食物供给，也为后代保护好环境。这些努力将确保蜜蜂能够继续授粉，确保我们的食物中仍然有丰富的水果和蔬菜。