【科幻科學報 No.474】蜜蜂消失了？─科幻科學報─智邦公益電子報
enews.url.com.tw · August 01,2017最ＩＮ話題 ■ 蜜蜂消失了？
▌文╱Diana Cox-Foster、Dennis vanEngelsdorp
▌翻譯╱林慧珍
▌提供／科學人
哈肯柏格以載運蜜蜂到處跑維生，他開著裝運蜂箱的卡車，沿著美國東岸南北奔波，也常往來東、西岸之間，造訪一座又一座農場，為許多農作物授粉，包括弗州的甜瓜、賓州的蘋果、緬因州的藍莓與加州的杏仁等。
2006年秋天，哈肯柏格依循42年來的慣例，帶著家人與蜜蜂轉移陣地，從賓州中部的夏季住所，來到冬季要落腳的弗州中部，這些蜜蜂剛為盛開的南瓜田完成授粉，正要到弗州趕赴大花咸豐草流蜜期的尾聲。哈肯柏格形容，當他檢查這些傳粉者時，大群湧現的蜜蜂還像「溢出的滾水」，但一個月後再回來時，他嚇壞了，他的3000個蜂箱有半數以上完全不見蜜蜂的蹤跡，而許多遺留下來的蜂群，工蜂已大量消失，只剩幼小的工蜂與蜂王，卻看不到任何一隻死亡的蜜蜂。哈肯柏格向我們尋求蜜蜂神秘失蹤的原因時，描述這景象「就像鬼城一般」。
我們旋即聯合其他研究人員組成一個跨領域的工作團隊，並在2006年底詳細描述了這個現象，後來命名為「蜂群衰竭失調」（colony collapse disorder, CCD）。奇怪的是，2007年春天，哈肯柏格的蜂群沒有繼續死亡，不過那時他原有的3000個蜂群只剩下800個，哈肯柏格把情形告訴美國各地的同業，赫然發現他不是唯一的受害者，而我們的團隊在當時進行了一項調查發現，美國有1/4的蜂農遭受類似損失，總計有超過30%的蜂群死亡；接下來的冬天，蜂群死亡情勢擴大，36%的美國蜂農受到衝擊。此外，澳洲、巴西、加拿大、中國、歐洲與其他地區，也傳出大量蜜蜂失蹤的現象。儘管目前最新數據尚未出爐，一些蜂農表示，2008年冬天他們還是看到了蜂群衰竭的現象。
蜜蜂的消失引起相當的關注，因為全球有1/3的農業生產需仰賴西方蜜蜂（Apis mellifera），這是歐美養蜂人家普遍飼養的蜜蜂。種植單一作物的大型農場，必須在一年裡的某個時期進行密集的授粉，這任務非野蜂、蝙蝠等其他的傳粉者所能達成，唯有西方蜜蜂有能力派出大軍來為農作物授粉，只要天氣溫和，而且有花蜜可尋，蜜蜂幾乎一整年都可以傳粉。
我們合力研究，排除了許多造成CCD的原因，並發現許多其他可能的成因，但找不出任何單一的元凶。遭CCD侵擾的蜜蜂往往感染多種病原，包括一種新發現的病毒，但這些感染似乎只是間接或伺機的幫凶，就像愛滋病患死於肺炎一樣。目前所知，CCD可能是一個由多種原因交互引起的複雜狀況，要醫治也許不容易，可能要從環境上做更好的防護措施，並對我們的養蜂業與農作方法進行長期的改造。
早在CCD出現之前，蜜蜂族群就已經在某些疾病的侵擾下數量銳減。2006年，美國人工經營的蜂群數量約為240萬群，數量不到1949年的一半，但蜂農從來不曾遇過像2007年與2008年冬季這麼嚴重的損失。儘管CCD不致造成蜜蜂滅絕，卻可能讓養蜂業者關門大吉，倘若養蜂的技術與專業知識因此失傳，即使人們後來戰勝了CCD，仍可能使近百種農作物沒有蜜蜂授粉，人們再也難以大量生產某些作物。我們也許仍然會有玉米、小麥、馬鈴薯與稻米等糧食可吃，但現在很容易吃到的一些水果與蔬菜，如蘋果、藍莓、花椰菜與杏仁等，將可能成為貴族食物。
我們一開始聽到哈肯柏格的蜜蜂失蹤事件時，首先想到的是蜂蟹，這種兇猛的寄生蟲在1987年首度入侵美國，直到2006年已使全球人工飼養的蜂群數量減少45%。成熟的雌性蜂蟹會吸食蜜蜂的血淋巴液（也就是蜜蜂的血），這種蜂蟹身上也帶有病毒，能抑制宿主的免疫反應。哈肯柏格與大多數養蜂專家一樣，長期與蜂蟹奮戰，已有豐富經驗，他堅稱這次的症狀與過去不同。
我們的成員之一范安吉斯多解剖了哈肯柏格手上仍存活的蜜蜂，發現了過去從未觀察到的症狀，例如內部器官裡的疤痕組織，經初步檢驗也發現一些蜜蜂常有的病蟲害，我們在腸道的內容物中發現了蜂微粒子（nosema）的孢子，這是一種能造成蜜蜂腹瀉的單細胞原生動物，然而陸續計算其他蜜蜂樣本體內的孢子，卻發現蜂微粒子的數量未多到足以解釋蜜蜂的死因。我們的另一位成員柯克斯–佛斯特對哈肯柏格的蜜蜂進行分子生物學分析，也發現各式各樣已知病毒的感染，程度之高出乎意料，然而所有在蜜蜂體內發現的病原，都不像是能造成這等規模的失蹤現象。
寂靜的花季
換言之，蜜蜂都病了，但各個蜂群受到的威脅似乎源自不同的疾病組合。我們猜想必定有某種因素使蜜蜂免疫系統受損，因此健康蜂群能抵禦的感染，牠們無力招架。而哈肯柏格也是對的：第一號嫌犯蜂蟹，數量不足以列為蜜蜂暴斃的元凶。
2007年春天，我們的專案小組針對全美國各種不同的蜜蜂飼養管理方式，展開詳細的調查，訪問了遭遇CCD以及沒有遭遇CCD的蜂農。透過這些調查以及後續的追蹤，我們排除了一些可能的原因，並發現CCD與養蜂管理方式無關，大型商業養蜂場、小型蜂農或業餘的養蜂人，同樣會遭遇蜜蜂大量死亡而造成損失；這些症狀同時影響了定點與移地養蜂業者，甚至有機養蜂業者也無可倖免。
媒體披露蜜蜂死亡事件後，引起大眾關切，許多人對於可能原因提出看法，有些人則援引一些設計不夠周全的研究向我們獻策，例如將CCD歸咎於行動電話輻射；另外則是一些無法印證的猜想，例如說消失的蜜蜂是被外星人綁架了。
有一個受大眾青睞的理論是，蜜蜂可能受到基因改造作物的花粉毒害，特別是Bt作物，這種作物含有蘇力菌（Bacillus thuringiensis）產生的殺蟲毒素基因，害蟲的幼蟲吃了能產生這種毒素的作物之後便會死亡。但是早在CCD發生之前便有研究證明，Bt毒素只有在毛毛蟲、蚊子與一些甲蟲的腸道中才會活化，在蜜蜂與其他許多種昆蟲的消化道中無法發揮作用。
另一種可信度較高也廣為人知的理論，是把CCD歸咎於兩種人工合成的毒物：殺劑（蜂農用來防治蜂蟹的化學藥劑）以及農藥，它們可能出現在環境中，或在蜜蜂傳粉的農作物中。2006年，新型的農藥取代了舊型農藥，特別是其中的「新類尼古丁」殺蟲劑，法國與其他地區的蜂農曾經指責這是傷害傳粉昆蟲的凶手，這類殺蟲劑模仿尼古丁的作用（菸草植物對食葉害蟲的一種自然防禦機制），對昆蟲的毒性勝過脊椎動物，但是新類尼古丁農藥不僅會進入植物的葉子，也會進入花粉與花蜜，因此可能影響傳粉者，已經有研究證明新類尼古丁能減損蜜蜂記憶回巢路線的能力，可能是CCD的起因之一。
我們與其他專家也懷疑，蜜蜂的自然抵抗力可能因為營養不良而降低。蜜蜂和野生的傳粉者一樣，再也沒有足夠數量與種類的花卉可以採食，因為人類喜歡維持環境的「整潔」，例如我們種植了大片的作物，卻沒有長滿雜草或花朵的田畦或籬笆；我們把大片綠色草坪維護得沒有任何「野草」，例如苜蓿或蒲公英；即使是道路兩邊與公園也可看出我們希望保持整潔與去除雜草的心態。但對蜜蜂與其他傳粉者而言，綠色的草坪就像沙漠一樣，相較於在自然環境下傳粉的蜜蜂有多元食物來源，在種植單一作物的大規模農場中擔任授粉工作的蜜蜂，可能會缺乏重要營養素。目前蜂農已開發蛋白質營養補充劑來餵食蜜蜂，試著解決這些問題，不過補充劑並沒有預防CCD的功效。
追蹤農藥與病蟲害
我們的專案小組將研究重點放在三大領域：農藥、營養，以及另一種相當可能的原因──某種新型或剛發生突變的病原體。若要驗證這三種假設，需要蒐集大量的樣本，我們結合美國農業部馬里蘭州貝茨維爾實驗室的裴提思（Jeff Pettis）進行這項任務，這是個長時間、需要跑遍各地的工作，必須克服萬難，蒐集到足以供應整個團隊研究所需的樣本數量。由於倖存者可能已經發生早期的病變，在缺乏死亡蜜蜂可供研究的情況下，我們決定從正在走向衰竭的蜂群中蒐集蜜蜂活體。我們將採來的蜜蜂放入酒精，用來分析蜂蟹與微粒子孢子的數量，並將蜜蜂、花粉與蜂蠟以乾冰冷凍後迅速運回賓州或馬里蘭州的實驗室，儲存於超低溫冷凍庫中，做為分子生物學與化學分析之用。
部份樣本則送往北卡羅來納州立大學，由我們的同事塔皮（David Tarpy）測定蛋白質含量，他發現患有CCD的蜂房與其他健康的蜂房無顯著差異，這證明營養狀況並不能解釋CCD的成因。
最令人驚訝的是我們針對農藥的追查結果。協助我們的有賓州州立大學的研究人員弗雷澤夫婦、穆林，以及美國農業部北卡羅來納州加斯托尼亞實驗室的化學家西蒙茲（他也是養蜂人）。西蒙茲採用的廣譜分析技術對殺蟲劑、除草劑與殺真菌劑相當靈敏，結果偵測到170種以上的化學藥劑，我們採集的花粉樣本大多含有5種以上的化學藥劑，有些甚至多達35種。不過，儘管這麼多的化學藥劑含量與種類可能具有某種影響，卻沒有任何一種像是CCD的凶手：在健康的蜂群身上，某些化學藥劑的濃度有時還比CCD族群高。
雖然在原始樣本中並未偵測到新類尼古丁農藥，但我們仍不能排除這類或其他類型殺蟲劑的嫌疑；蜜蜂的群落是動態變化的，但我們的原始採樣並不是（我們只採了一次），因此即使這些有CCD的蜜蜂目前看來不像受到某種或多種混合的化學藥劑所傷害，但也可能是在我們採樣時狀況還不明顯，因此不能排除這個可能性。
我們試著尋找任何一種可能解釋CCD成因的新傳染病，或某種舊病原的新品系，但一開始毫無頭緒，沒有一種已知的細菌、真菌或病毒性的蜜蜂疾病像是CCD的成因，因此我們也不知該從何著手。
後來柯克斯–佛斯特與哥倫比亞大學的李普金（Ian Lipkin）在美國「454生命科學公司」的協助下，採用了「多源基因組學」這種先進的微生物採集法，從含有多種生物體的環境中蒐集核酸（DNA與RNA），將所有遺傳物質混合在一起，再切割成短片段來進行基因序列解碼。一般的基因定序是利用電腦軟體將序列的片段重新組合，並重建生物體的基因組；但多源基因組的基因來自不同生物體，因此定序結果顯示的是一群生物體基因序列的輪廓，包括該生態系中的微生物。多源基因組技術已應用於海洋或土壤等環境的監測，能顯示環境中高度多樣化的微生物，也可以用來檢測寄生在較大生物體內的微生物，包括共生的微生物以及病原體。
當然，在我們的樣本中，大多數的基因序列是來自蜜蜂本身，但幸運的是，蜜蜂的基因組正好剛完成定序，因此我們能輕易篩選這些序列，之後再將非蜜蜂的基因序列與已知生物體的序列互相比對，我們邀請具備分子生物分析專長（包括細菌、真菌、寄生蟲與病毒等領域）的研究人員加入團隊，協助調查可能元凶。
這個CSI犯罪調查式的研究，大幅擴展了我們對蜜蜂的認識。首先，分析結果指出，所有樣本（包括健康與患有CCD的）都含有8種在其他國家的兩份研究報告裡發表過的細菌，顯示這些細菌也許是共生菌，在蜜蜂生物學上可能扮演重要功用，例如幫助消化。我們還發現了兩種微粒子、其他兩種真菌與一些蜜蜂病毒。
但有一種蜜蜂病毒特別不同，因為過去在美國從未發現過：以色列急性麻痺病毒（IAPV），這種病毒是以色列耶路撒冷希伯來大學的席拉（Ilan Sela）在調查蜜蜂麻痺死亡原因時發現，於2004年首度發表。在我們一開始的取樣當中，幾乎所有（但並非全部）出現CCD症狀的蜂群都有IAPV，而沒有CCD的蜂群則只有一個有IAPV。儘管兩者的相關性強烈，卻不能證明IAPV就是導致CCD的原因，因為，CCD也可能正好讓蜜蜂特別容易感染IAPV。
謎團尚未解開
我們對IAPV的後續調查發現了至少三種病毒株，感染美國蜂群的是其中的兩種，有一種極可能是2005年隨一批澳洲進口的蜂群而來（美國杏仁業者為使開花期間有足夠蜜蜂來授粉，遊說美國政府從1922年起解除蜜蜂進口禁令）；另外一種病毒株可能較早出現，而且跟其他兩種不同，但來源並不清楚，可能是來自進口的蜂王乳（蜜蜂分泌的營養物質，用來餵養幼蟲）或是給蜜蜂補充營養用的花粉，也可能是隨新型寄生蟲而來。我們的資料也顯示，IAPV已在世界其他地區的蜜蜂體內存在了一段時間，發展成許多不同的病毒株，而且可能變異得相當快。
為充份了解IAPV的作用，柯克斯–佛斯特以未接觸這種病毒的健康蜜蜂進行試驗，將充滿蜜蜂的蜂箱置於溫室中，並餵養含有IAPV的糖水，蜜蜂在感染後果然出現類似CCD的症狀，並在1~2星期後開始在地上抽搐癱瘓並逐漸死去。蜜蜂不會在蜂箱附近死亡，就像我們看到的CCD一樣，因此這些結果似乎支持了IAPV可能導致CCD的看法，或至少是原因之一。
然而，其他研究人員再度採集的樣本卻指出，IAPV在美國已相當普遍，而且並非所有受感染的蜂群都有CCD症狀，這意味也許單有IAPV並不足以致病，或者有些蜜蜂天生就對IAPV有抵抗力，特別是我們從2007年起與美國農業部一同研究，持續追了三個移地養蜂人的蜂群，發現有些感染IAPV的蜂群沒有發生衰竭的現象，有些蜂群後來甚至能自行擺脫病毒。
研究人員逐漸形成的共識是：CCD源自多種因素互相作用之下，讓蜂群體質變得孱弱，例如營養不良與暴露於農藥中，對於病毒引起的蜂群衰竭更無力招架。以我們在溫室進行的實驗為例，當蜂群被限制在狹小的空間中，造成的壓力足以使蜂群被IAPV擊垮，並死於類似CCD的症狀。而最新的長期監測資料也指出，其他預料之外的因素可能加速了蜂群衰竭，包括殺真菌劑「四氯異苯」，目前的研究重點是了解這些因素與蜂群衰竭之間的關係。
人類若能發展出某種疫苗，或治療蜜蜂病毒與IAPV的方式，當然最好不過，但不幸的是，疫苗在蜜蜂身上是沒有作用的，因為無脊椎動物的免疫系統並不像人類與其他哺乳動物，能對疫苗有所反應而抵抗特定感染源。不過研究人員已開始尋求其他方式，例如利用RNA干擾的新技術來阻止病毒在蜜蜂體內複製。長期的解決辦法是找出並培育抗病毒的蜜蜂，然而這任務可能需要多年的時間，到時候也許已經來不及挽救養蜂場的倒閉潮。
許多蜂農已經加倍努力改善蜂群營養、抑制蜂蟹與微粒子蟲等感染源，並落實環境衛生，對於防止蜂群衰減有些成效，特別是有研究指出，在重新使用蜂箱的巢框前先以γ射線滅菌，能有效降低蜂群衰竭的風險。而在農耕方法上進行簡單的改變，例如以灌木做為田籬打破大面積單一種植方式，即可幫助蜜蜂恢復飲食的平衡，同時也可供應營養給野生的傳粉者。
人類必須盡快採取行動，以確保花朵與傳粉者之間自古以來的和諧關係能延續下去，並保障我們的糧食供應、保護環境留予後代子孫。唯有起而行，才能確保蜜蜂能繼續提供授粉服務，使我們仍能像現在一樣輕易享用豐富的水果與蔬菜。
（本文由科學人提供，原載科學人2009年第87期5月號）
科學小視窗 ■ 馬路鋪充電帶幫電動車充電
▌文／科科報編輯小組
韓國高等理工學院研發出能從馬路上自動充電的電動車裝置，電動車只需要走在特定道路上，就能透過路面上的充電條來提供電力，就和市面上的電動牙刷一樣。
這項計畫還在研究階段，研究人員在道路上鋪設20到90公分寬、數百公尺長的充電帶，車底裝有磁場和電廠感應轉換裝置的電動車走在這樣的路面上時，就能夠充電。
這樣的充電到路每1公里成本約4億元韓幣（約1千萬元台幣），研究人員說城市內只要有1/10道路有充電條，就足夠汽車充電行走。
