Boosting Bee Health With Probiotics and Vaccines
本文最初发表于 2023 年 2 月，此后已更新以收录在 2024 年春季刊的《微观世界》中。
蜜蜂，尤其是西方蜜蜂蜜蜂，是农业环境中的重要传粉媒介，为生物经济的成功和可持续性做出了贡献。工蜂执行除产卵以外的所有蜂群功能，它们的健康对整个蜂巢的福祉至关重要。如果这些工人消失，就可能导致被称为殖民地崩溃的破坏性事件。在蜂群崩溃中，工蜂死亡或离开蜂巢，抛弃蜂王，从而失去整个蜂巢。
蜂群崩溃的驱动力既复杂又不清楚，但如果我们想保护蜜蜂及其提供的生态系统和经济服务，它们对于理解它们至关重要。因此，蜜蜂健康是世界各地科学研究和保护工作的重要焦点。研究人员正在考虑疾病、杀虫剂、食物来源的变化甚至压力等因素，因为他们正在研究这些扰动如何影响蜜蜂的生存、行为和肠道微生物群。其中一些危险有微生物来源，有些甚至有微生物溶液。
蜜蜂肠道微生物组提供线索
一个微生物特别密集的栖息地是肠道，它对蜜蜂等昆虫和人类等哺乳动物同样重要。虽然蜜蜂的肠道微生物群相对简单，只有 5 个核心成员，但它为它们的健康提供了许多好处。这些包括改善生长、消化和保护免受机会性病原体的侵害。
更重要的是，肠道微生物群可能在所谓的肠脑轴中发挥作用，即胃肠道和中枢神经系统之间的双向通信。科学家们已经证明，肠道微生物群会影响蜜蜂的社会行为，因为它似乎对于介导社会互动和解析来自环境的感官信息很重要。蜜蜂利用这种社会线索在它们之间传递信息，帮助它们在周围的世界中导航，并强调肠道微生物群对功能性蜂巢的重要性。
与其他动物一样，在蜜蜂中，健康的肠道微生物群对健康的宿主至关重要。然而，就像我们的肠道微生物群一样，蜜蜂肠道微生物群也容易受到干扰的影响，这些干扰会引起一种称为生态失调的破坏状态。威胁来自许多方面：抗生素、栖息地丧失、饮食、杀虫剂，甚至气候变化的广泛影响。肠道菌群失调会使蜜蜂更容易受到病原体的侵害，并对其健康产生负面影响。
亲蜜蜂
鉴于肠道微生物群的重要性，一些蜜蜂健康工作从以微生物群为重点的治疗开始。在类似于人类肠道疾病干预的方法中，一些研究人员正在寻求益生菌治疗来保护蜜蜂免受肠道菌群失调及其负面影响。尽管益生菌对蜜蜂的功效仍然缺乏强有力的证据，但与不一定是蜜蜂来源的商业益生菌混合物相比，本地蜜蜂品系在益生菌治疗停止后留在肠道中似乎更成功。
工程益生菌对抗变形翅膀病毒
更进一步，还在努力为蜜蜂生产“设计师”益生菌，这有助于保护它们免受寄生虫和病原体的侵害。例如，瓦螨是一种破坏性的蜜蜂病原体，既寄生在蜜蜂身上，又传播一种称为变形翅膀病毒（DWV）的病毒病原体。Varroa 和 DWV 是不受欢迎的，但非常常见的蜂巢居民，可能导致蜂群崩溃。然而，研究人员现在开始了解如何从内部获得针对这些病原体的保护。在一项研究中，研究人员对 5 种核心蜜蜂肠道微生物中的 1 种 Snodgrassella alvi 进行了基因工程改造，以刺激蜜蜂的免疫系统并引发 RNA 干扰反应。在这种反应中，免疫系统识别细胞内的外源性双链RNA（dsRNA），并通过切碎来降解任何匹配的dsRNA。这种反应可以用于靶向病原体特异性RNA，尽管直接注射靶向dsRNA在蜜蜂中的成功有限。然而，在宿主体内生产 S. alvi 在保护蜜蜂免受 Varroa 和 DWV 侵害方面非常有效。
增加对瓦螨的保护
对于DWV，S. alvi产生了病毒基因组的dsRNA匹配部分，使蜜蜂切碎属于病毒的匹配RNA，而对抗Varroa的机制稍微复杂一些。当瓦螨寄生在蜜蜂身上时，它们会吃掉蜜蜂胸部和腹部含有dsRNA的脂肪体。当螨虫摄入与肠道中 S. alvi 产生的 14 个自身必需基因相匹配的 dsRNA 时，蜜蜂受到保护免受感染，因为 dsRNA 触发了螨虫的 RNA 干扰反应，导致它们切碎自己的 RNA。尽管这是向前迈出的有希望的一步，但这种技术是否可以扩大规模以保护整个蜂巢免受不同种类疾病的侵害仍然是一个悬而未决的问题。
第一种蜜蜂疫苗引起轰动
除了益生菌领域的这些新见解外，疫苗开发的重大进展正在改变我们看待美国臭虫的方式，这是一种导致菌落崩溃的广泛细菌性疾病。2023 年 1 月，美国农业部 （USDA） 批准了第一种口服疫苗，以保护蜜蜂免受美国臭虫的侵害。疫苗技术依赖于通过蜂王浆（蜂王浆）将灭活的Paenibacillus幼虫（疾病的病原体）喂给蜂王，蜂王浆是蜂王的特殊食物来源。一旦蜂王摄入疫苗，她的身体就会产生抗体，这些抗体会繁殖到她的卵中。这也使她的后代，即P.幼虫的目标，免疫。这种疫苗技术为保护蜜蜂以及其他昆虫免受其他微生物威胁铺平了道路。
蜜蜂蜜蜂
尽管已经取得了重大进展，但一些人认为，对蜜蜂的压倒性研究是短视的，因为它们绝不是该区块中唯一的传粉者。例如，野生蜜蜂是一个非常多样化的群体，由大约 20,000 种组成。
虽然野生蜜蜂不生产蜂蜜，但它们本身就是生态系统中极其重要的成员。我们对它们中的许多知之甚少，尤其是它们的肠道微生物群，这限制了我们可以采取的微生物意识措施来保护它们。
拯救蜜蜂（包括蜜蜂和野生蜜蜂）是一项持续的全球努力。从内到外了解蜜蜂可以帮助我们保护它们免受它们面临的一些威胁，尽管我们不能忽视更大的问题，例如栖息地丧失和气候变化，上述干预措施只不过是创可贴。
有兴趣了解更多关于威胁蜂群生存的因素吗？查看下一篇文章，其中解释了微观和宏观的蜜蜂压力源，以及可以采取哪些措施来帮助解决问题。