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蜂蜜所含DNA揭示蜜蜂生态,对蜜蜂生态位的了解带来革命性变化



参考消息网5月26日报道 据美国《欧亚评论》网站5月23日报道,希腊亚历山大·弗莱明生物医学研究中心的研究人员优化了一种描述蜂蜜中的脱氧核糖核酸(DNA)痕迹的方法,揭示了与蜜蜂进行互动的物种。索朗·帕塔拉诺博士牵头的这项合作性研究使研究人员得以全年监测蜜蜂饮食的多变性,以一种无创方式揭示蜜蜂的微生物群状况并确认它们面临的致病物种。这项研究成果发表在《分子生态学资源》杂志上,虽然尚处探索初期,但它可能会给我们对蜜蜂生态位的了解带来革命性变化。

了解蜜蜂的生态位为何很重要?生物的生态位的定义是,与共存于同一生境内的其他物种进行互动并加以适应的一种微妙平衡状态。通过给树木和花卉授粉,蜜蜂利用大量开花植物为自己提供食物资源、帮助自己生长。另一方面,当环境条件有利于瓦螨等致病物种繁殖时,蜂群也会遭到削弱。因此,蜜蜂生态位的物种动态与其所居住的生境的类型及其季节变化密不可分。

面对农业地区日益增多的改造活动以及气候变化的影响,蜜蜂的生态位正变得更加脆弱。对蜜蜂与周围物种的互动动态有更好的了解,将有助于确定蜜蜂面临的风险期和风险区。上述研究报告的第一作者阿纳斯塔西奥斯·加拉尼斯评论说:“在农村和农业环境中,这极其重要,因为在这些环境中,物种互动会影响作物的生产力。我们的食物和生存在很大程度上依赖于这些小昆虫的正常运转,这是无可否认的!”

蜂蜜也是环境植物多样性的独特标志。蜜蜂将采自花朵的花蜜和花粉反刍出来吐到蜂巢巢室中,直至蒸发掉足够水分,蜂蜜就是这样酿成的。在这一过程中,蜂蜜接触到多种生物,因此含有多个物种的DNA,统称为环境DNA(eDNA);这种DNA来自蜜蜂觅食的植物、蜜蜂的肠道细菌和潜在的蜂巢病原体。现已公布的优化方式被称为“直接鸟枪宏基因组”方式,涉及对在蜂蜜中发现的eDNA片段进行测序和全面辨认。正如加拉尼斯所解释的:“设计和测试一种依据蜂蜜的宏基因组数据进行调适的生物信息学管道使我们能够增强敏感性和特异性;因此,我们对确认特定物种非常有信心。”

在这项研究中,研究人员分析了一个位于一处典型地中海景观的养蜂场中的几份蜂蜜样本。他们确认了能反映蜂巢周围所有植物多样性的40多种植物。帕塔拉诺说:“令人惊讶的是,我们看到,植物eDNA的丰度随季节变迁发生很大变化,完美反映了蜜蜂随植物开花而变的觅食行为适应性。”研究人员还利用蜂蜜孢粉学对不同蜂蜜样本进行比较。除了上述两种分析所具有的极强互补性外,这项研究还显示,宏基因组分析法还能揭示非花粉觅食行为,比如采集松树蜜露——蜜蜂在初秋的重要生存食物来源。

与人们可能认为的相反,蜜蜂的生态位远远不止植物。在对蜂蜜样本进行分析时,研究人员发现了更多细菌eDNA种类,其中绝大多数源自被认为无害的微生物,而且这些物种是蜜蜂微生物群的核心物种构成。帕塔拉诺解释说:“与人类的肠道微生物群一样,蜜蜂的肠道微生物群也是其健康的重要因素。我们已经知道,杀虫剂等环境压力因素会严重破坏肠道微生物群,并增加蜜蜂患病的风险。但其原理在很大程度上仍是未知数。”借助这项研究,研究人员提供了证据,证明蜂蜜宏基因组分析法能够在无需牺牲蜜蜂的情况下研究其肠道微生物群的变化。

研究人员还寻找来自假定病原体的eDNA存在痕迹。他们发现,在蜂蜜中发现的瓦螨eDNA痕迹与观察到的蜂巢污染情况直接相符。这是一个有望成功的迹象,表明最终可能可在大规模研究中利用这项研究监测和预测疾病和病原体。

帕塔拉诺断言:“未来,这项研究可能也会对人类产生非常重要的影响。如果我们要确保生态系统服务,比如果蔬授粉,同时保持物种生物多样性,我们也需要保护蜜蜂的健康。我们面临的挑战是,打造生物监测战略,以便为所有授粉者确定最合适的生态位。”


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