现代杀虫剂会损害蜜蜂的大脑,使它们不能直线移动

作者:Mischa Dijkstra,前沿科学作家

图片来源:Shutterstock.com

研究人员首次表明,暴露于农药亚砜和吡虫啉的蜜蜂觅食者的视觉反应受损,这使得它们在移动时不能保持在直线上。这种损伤伴随着脑细胞的损伤和解毒基因的失调。这些结果进一步证明,现代杀虫剂对蜜蜂等有益昆虫的危害极大。

让人们在一条直线上来回行走的挑战不仅被警察用来测试司机是否醉酒,也被神经学家用来诊断共济失调等神经障碍,共济失调是大脑协调运动的部分受损。现在,研究人员用昆虫的方法首次证明,现代杀虫剂会损害蜜蜂的神经系统,使它们很难走直线。研究结果发表在昆虫科学前沿

“我们在这里表明,常用的杀虫剂,如亚砜和新烟碱吡虫啉,可以严重损害蜜蜂的视觉引导行为。我们的研究结果令人担忧,因为蜜蜂对视觉信息作出适当反应的能力对它们的飞行、导航和生存至关重要,”该研究的主要作者、现任牛津大学科学家的雷切尔·H·帕金森博士说。

该研究结果补充了联合国粮食及农业组织和世界卫生组织的数据被称为“越来越多的证据有力地表明,现有的环境污染水平(来自烟碱类杀虫剂)正在对蜜蜂和其他有益昆虫造成大规模的不利影响。”

T这只蜜蜂被悬挂在一个追踪球上,追踪球记录下它的每一个动作,并将这些信息发送给计算机进行分析。视频来源:RH Parkinson, C Fecher, JR Gray

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光运动反应使昆虫保持在直线上

昆虫有一种天生的“视觉反应”,当它们在行走或飞行时有偏离轨道的危险时,这种反应可以让它们把自己调整到直线上。帕金森和他的同事们对行走的蜜蜂的视觉反应提出了挑战,要求它们能够准确及时地对从左到右移动的竖条或反之移动的视频做出反应,这些竖条穿过它们面前的两块屏幕。这就“欺骗”了蜜蜂,让它以为自己突然被吹走了路线,需要执行一个正确的转弯,回到一条直线上。一个健康的视觉运动反应会指示蜜蜂的运动系统重新定位到左右光流中间的一条虚幻的直线上。

研究人员比较了四组野生采集的觅食蜜蜂的视觉反应效率,每组测试22到28只蜜蜂:每只蜜蜂被允许在5天内饮用不限量的1.5摩尔蔗糖溶液,要么是纯的,要么是同时饮用50 ppb(十亿分之一)吡虫啉,50 ppb亚砜,或25 ppb吡虫啉和25 ppb亚砜。

接触杀虫剂后视运动反应变差

所有蜜蜂对模拟光流的反应都不太好,当光棒较窄或移动缓慢(即似乎很远)时,而当光棒较宽或移动快速(即似乎很近)时。但在任何宽度和速度上,摄入杀虫剂的蜜蜂与对照组蜜蜂相比表现较差。例如,他们只在一个方向上快速转向,对木条移动方向的变化没有反应,或者表现出缺乏转向反应。接触杀虫剂的蜜蜂左转弯和右转弯的不对称性至少是对照蜜蜂的2.4倍。

实验设置。图片来源:RH Parkinson, C Fecher, JR Gray

轻微脑损伤

研究人员还通过分子技术表明,接触杀虫剂的蜜蜂大脑视叶部分的死亡细胞比例更高,这对处理视觉输入很重要。同样,解毒的关键基因在暴露后也出现了失调。但这些变化在蜜蜂中相对较弱,且变化很大,不太可能是观察到的视觉反应严重受损的唯一解释。

新烟碱和亚砜胺类杀虫剂会激活昆虫大脑中的神经元,但它们的回收速度并不总是足够快,无法防止中毒。我们观察到的影响可能是由于大脑中的一种重新连接:通过降低神经元对这些化合物的敏感性来防止神经损伤,”帕金森说。

帕金森展望未来:“为了充分了解这些杀虫剂对蜜蜂的风险,我们需要探索我们在行走的蜜蜂中观察到的影响是否也发生在自由飞行的蜜蜂中。主要的担忧是,如果蜜蜂在飞行时无法克服任何损伤,那么它们觅食、导航以及为野花和农作物授粉的能力可能会受到严重的负面影响。”

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