在这幅电镜图片中,瓦螨(箭头所指)楔入蜜蜂外骨骼的腹板之间。(图片来源:UMD / USDA / PNAS)
几十年来,研究人员都以为瓦螨像其他螨虫和蜱虫一样以血液喂食,但马里兰大学主导的一项新的研究发现,瓦螨对蜜蜂的一个叫做“脂肪体”的器官表现出强烈的食欲。这一器官类似人类的肝脏,承载着许多重要的功能,还能储存食物,是免疫系统组成之一。
该研究发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上,它能改变研究人员对于蜜蜂所面临的主要威胁的认知。与此同时,研究还提出了未来能更加有效治理螨虫的方案。
该研究主要作者,马里兰大学校友Samuel Ramsey(2018年昆虫学博士毕业生)指出,研究蜜蜂的人经常提到的三个问题分别是:寄生虫,杀虫剂和营养不良。很多研究表明瓦螨是最大的问题。当蜂群受到瓦螨的威胁时,蜂群也更容易感染其他两种疾病。他还提到,现在,人们已经知道脂肪体是瓦螨的目标,这种联系也就更加明确。蜜蜂失去脂肪体组织,其缓解杀虫剂中的毒素的能力也被削减,同时也掠夺了它们重要的食物存储。脂肪体对于蜜蜂的存亡起着至关重要的作用。
脂肪体不仅仅能降解毒素、储存营养,还能产生抗氧化剂,有助于免疫系统管理。脂肪体还在蜜蜂形态改变的过程中起着不可或缺的作用,调节关键激素的分泌时间和活性。脂肪体还可以产生覆盖部分蜜蜂外骨骼的蜂蜡,来防止水分流失和疾病感染。
根据Ramsey的研究,20世纪60年代发表了第一篇相关主题的文章,自那时起,瓦螨以蜜蜂血液为食的假设一直存在(昆虫学中称为“血淋巴”。因为这篇文章是用俄语写的,所以很多研究人员选择引用第一篇英文译文的形式来引用原始文稿。
Ramsey补充道,最初的结果只能有效显示一个瓦螨一顿的总食量。引用近期的总结比引用原始的结果更加简单。要是第一篇文章能被更广泛地阅读,很多人就能更早地质疑这些假设。
Ramsey注意到了一些观察现象,让他质疑瓦螨是否以食用血淋巴以外的其它物质为食。第一,昆虫血液的营养价值极低。为了达到一定的生长和繁殖速度,瓦螨需要食用的血液量将远远超过它们从一只蜜蜂那里获得的。
第二,瓦螨的排泄物非常干燥,这与一个以液体样血液为食的昆虫应有的排泄物不符。第三,瓦螨嘴部呈现出适应于酶消化的软组织,食用之后所产生的糊状物。相反,以血液为食的螨虫有着非常不同的口器特征,尤其适用于穿透表面和吸食流体。
Ramsey和他的同事所做的第一个也是最直接的实验是观察瓦螨会附着于蜜蜂的哪个部位来进食。Ramsey道,如果瓦螨附着于任意位置,表明它们以血淋巴为食,因为血液在蜜蜂整个身体里均匀流动。但如果瓦螨有偏好的附着部位,这可成为一个重要的线索,来表明它们偏爱的食物。
Ramsey说,他们发现瓦螨食用幼蜂时,可在任意地方进食;但在成年蜜蜂身上,瓦螨对蜜蜂的腹部的下方有强烈的偏好。90%以上的瓦螨都附着在成年蜜蜂腹部下方。蜜蜂未成熟前,脂肪体会扩散到幼蜂全身。一旦蜜蜂成熟,这一组织将移动到其腹部下方。他们很难忽视这一关联,但是仍需更多的证据。
Ramsey和他的团队随后直接拍摄了蜜蜂腹部被瓦螨咬伤的伤口部位。利用“冷冻切割”的技术,研究人员用液氮来冷冻瓦螨及其寄主蜜蜂,基本上是抓拍瓦螨进食的习惯性肢体动作;再利用强大的电子显微镜扫描观察伤口部位,Ramsey发现了瓦螨以脂肪体为食的直接证据。
Ramsey说道:“通过这些图片,我们清晰地看到蜜蜂的伤口部位、瓦螨口器进食动作、以及消化了的脂肪体碎片。瓦螨把蜜蜂变成徒有外壳盛放的蜂蜜奶油汤。瓦螨个头虽然只有蜜蜂的小脸那么点儿,但它附着在蜜蜂身上,不断地吸食蜜蜂的脂肪体,这很可怕,但至今我们还不能证明血液没有被食用。”
为了进一步支撑他们的观点,Ramsey和他的同事们用两种荧光染料来喂养蜜蜂:一种是黄色且溶于水的萤光素钠染料;另一种是红色且溶于脂肪的尼罗红染料。如果瓦螨以血淋巴为食,Ramsey期待看到瓦螨腹部堆积着亮黄色染料。如果它们以脂肪体为食,Ramsey则期望在瓦螨体内看到所预测的红色染料。
Ramsey说:“我们看到第一个瓦螨体内发出像太阳一样的红光,瓦螨以脂肪体为食的假说证据确凿。我们一直把这些螨虫比喻成吸血鬼,但其实它们一点儿都不像吸血鬼,反而更像狼人。我们一直想的是用木桩刺穿它们的心脏,但结果证明,银色子弹才是我们所需的杀手锏。”
为了彻底推翻瓦螨以血淋巴为食的说法,Ramsey进行了最后一个实验。首先,他煞费苦心地完善了人工喂养瓦螨的方法——这对于喜爱从寄主身上索食的寄生虫来说可不是件易事。然后,他分别用血淋巴、脂肪体、以及血淋巴和脂肪体组成的混合物来人工喂养这些瓦螨。
结果令人震撼:以血淋巴为食的螨虫在挨饿,然而,以脂肪体为食的螨虫大量繁殖甚至产卵。
研究的共同作者、马里兰大学的教授、Ramsey导师Dennis VanEnelsdorp说:“这些结果可能会彻底改变我们对于螨虫给蜜蜂造成的伤害的认知。脂肪体对于蜜蜂来说起着至关重要的作用。这样,通过研究瓦螨对单只蜜蜂造成的损害方式,来研究已知的瓦螨对蜂群的损害方式就更能说得通了。重要的是,这也为更有效的应对措施和针对性解决方法来控制螨虫数量提供了诸多新机会。
翻译:高闻笛
审校:赵欢
引进来源:马里兰大学