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现代杀虫剂会损害蜜蜂的大脑,使它们不能直线移动

Mischa Dijkstra,前沿科学作家

图片来源:Shutterstock.com

研究人员首次发现,暴露在杀虫剂亚砜花胺和吡虫啉中的蜜蜂视光反应受损,这使得它们在移动时很难保持自己的直线轨迹。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具有高度破坏性。

让人们在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:它也被神经学家用来诊断神经障碍,如共济失调,大脑协调运动的部分受损。现在,研究人员用昆虫版本的挑战首次证明,现代杀虫剂破坏了蜜蜂的神经系统,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,如亚砜花胺和新烟碱类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做出适当反应的能力对它们的飞行和导航至关重要,因此它们的生存也至关重要,”目前是牛津大学科学家的主要作者雷切尔·H·帕金森博士说。

这些结果增加了联合国粮食及农业组织和世界卫生组织的工作被称为“迅速增长的证据强有力地表明,(新烟碱类杀虫剂)现有的环境污染水平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,这个球记录下它的每一个动作,并将这些动作发送到计算机进行分析。视频来源:RH Parkinson, C Fecher, JR Gray

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视动反应使昆虫保持整齐

昆虫有一种天生的“视动反应”,当它们在行走或飞行时面临偏离航线的威胁时,这能让它们调整方向,回到直线轨道上。帕金森和他的同事们对行走的蜜蜂的视光反应提出了挑战,要求它们准确而及时地对在它们面前的两个屏幕上从左向右移动或相反方向移动的竖条视频做出反应。这就“欺骗”了蜜蜂,让它以为自己突然被吹离了航线,需要做一个纠正的转弯才能回到直线上。一个健康的视动反应会引导蜜蜂的运动系统回到一条介于左右光流之间的错觉直线上。

研究人员比较了四组野生采食蜜蜂的视动反应效率,每组有22到28只蜜蜂接受测试:每只蜜蜂被允许在五天内无限制地饮用1.5摩尔蔗糖溶液,这些溶液可以是纯的,也可以是同时被50 ppb(十亿分之一)吡虫啉、50 ppb亚砜胺或25 ppb吡虫啉和25 ppb亚砜胺污染的。

接触杀虫剂后视运动反应变差

当光柱较窄或移动较慢(即看起来很远)时,所有蜜蜂对模拟光流的反应都不如当光柱较宽或移动较快(即看起来很近)时好。但无论在任何宽度和速度上,摄入杀虫剂的蜜蜂都比对照组的蜜蜂表现差。例如,它们只朝一个方向快速旋转,对木条运动方向的变化没有反应,或者显示出缺乏转向反应。接触杀虫剂的蜜蜂左右转弯的不对称性至少是对照组的2.4倍。

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

轻微脑损伤

研究人员还用分子技术表明,暴露在杀虫剂中的蜜蜂,其大脑视叶部分的死亡细胞比例往往较高,视叶对处理视觉输入很重要。同样,在暴露后,解毒的关键基因也出现了失调。但是这些变化在蜜蜂中是相对较弱和高度可变的,不太可能是观察到的视动反应的强烈损伤的唯一解释。

“新烟碱类和亚硝基肟类杀虫剂会激活昆虫大脑中的神经元,它们的回收速度并不总是足以防止毒性。我们观察到的效果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蜜蜂身上观察到的效果是否也会发生在自由飞行的蜜蜂身上。最令人担忧的是,如果蜜蜂在飞行时无法克服任何障碍,那么它们的觅食、导航以及为野花和作物授粉的能力就会受到深远的负面影响。”

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