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新烟碱类药物破坏蜜蜂昼夜节律和睡眠,导致蜂群存活率下降!
分类:
新闻资讯
发布时间:
2020/12/11
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范德比尔特大学(vanderbiltuniversity)的一项新研究显示,摄取非致命水平的类似于尼古丁的流行农药(称为新烟碱)的蜜蜂正在失去睡眠。这种昼夜节律的破坏使蜜蜂失去了时间感和航行感,导致高度社交化的蜜蜂种群面临更大的压力并降低了蜂群的存活率。
新烟碱类农药与其对蜜蜂的致死作用之间一直存在着神秘的联系。就像大众开始注意到蜂群数量下降一样,这些农药也作为一种植物维护技术而起飞。虽然这种关系看起来合乎逻辑,但尚未得到证明。史蒂文森生物科学主席道格·麦克马洪(doug mcmahon)领导的研究试图探索这种联系。


10月21日,在《科学报告》杂志上发表了题为“新烟碱类药物破坏昼夜节律和蜜蜂睡眠”的文章。
麦克马洪实验室的博士后学者迈克尔·塔肯伯格(michael tackenberg)说:“我当时正在思考蜜蜂的消失,然后扑灭它-如果杀虫剂间接杀死了蜜蜂,但我们不知道到底是怎么回事”兴趣促使该项目。
在包括麦克马洪实验室的另一位博士后研究员曼努埃尔·贾南尼-古兹曼在内的合作者的陪同下,研究小组维持了健康的蜂群来进行实验,以探索在家庭装修商店出售的广泛使用的农用农药如何阻止蜂群成长。一只蜜蜂每天可以授粉多达5000朵花,他们的共同努力为全球三分之一的粮食作物生产提供了支持。


在一系列将蜜蜂暴露于恒定光,恒定黑暗以及明暗循环的实验中,研究人员发现了农药起作用的令人惊讶的机理。持续不断的光照条件破坏了28%的蜜蜂的昼夜节律。将花蜜和花粉中常见的农药添加到蜜蜂的食物中后,其数量猛增到46%。该论文的共同第一作者贾安诺尼-古兹曼(giannoni-guzmán)说:“从图形上看,正常的昼夜节律看起来像是稳定的波动。” “当我们观察到蜜蜂在几天内消耗了新烟碱类物质后,就发现波浪消失,随机运动或几乎没有任何睡眠的迹象。”


新烟碱的摄入会在明亮/黑暗和完全黑暗的环境下改变蜜蜂觅食者的昼夜运动节奏。觅食蜂的代表性活动图显示(a)控制节律性活动,(b)摄入可比丁(140ppb)后节律消失,以及(c)噻虫嗪(140 ppb)和(d)可比德丁(140)摄入后运动自律模式改变ppb)。


研究人员通过质谱技术(一种识别和测量分子内化学物质的技术)探索了这种放大的干扰,发现新烟碱类物质在蜂脑中积累,破坏了昼夜节律神经元。
麦克马洪说:“我们已经知道新烟碱类物质是如何破坏蜜蜂的生物钟的,从而使许多人不再具有规律的睡眠-觉醒节律。” “确实具有不规则的睡眠-觉醒节律的蜜蜂被剥夺了睡眠,并且在时间和环境上呈直线排列。”
就像人们睡眠不足的人一样,如果蜜蜂感到疲倦和迷失方向,它们也无法正常工作。论文的共同第一作者塔肯伯格说:“除了破坏睡眠,我们还知道蜜蜂还依赖于它们的内部时间感和太阳的位置。” “如果他们对时间的感觉不正确,则会影响他们有效导航的能力。有理由认为,如果蜜蜂的内部时间感受到干扰或改变,则可能会影响学习,记忆和觅食的效率,甚至会因睡眠中断而减少容量。这项工作有助于形成证据,从而塑造美国决策者如何监管数十亿美元的农业和农业产业,而农业和农业产业严重依赖于蜜蜂对农作物授粉的自然能力。


该团队打算通过调查蜜蜂的神经回路以及新烟碱类药物在分子水平上的影响,进一步研究其发现的机理水平。麦克马洪说:“由于我们现在了解到农药的破坏作用是对蜜蜂的昼夜节律的影响,因此可能存在一种方法来帮助这些重要的生物增强并维持其时钟功能。”


(来源:https://news.vanderbilt.edu/2020/11/05/honey-bees-lose-sleep-after-ingesting-pesticides-leading-to-greater-stress-and-lower-hive-survival-rates/)

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