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致命病毒令蜜蜂成「特洛伊木馬」 更易侵襲其他蜂巢

2020/4/29 — 17:37

保持社交距離對蜜蜂來說可能並非甚麼新鮮事。最新刊於《美國國家科學院期刊 (PNAS) 》的研究指,一旦一個蜂群中有成員感染以色列急性麻瘅病毒 (Israeli acute paralysis virus, IAPV) ,同一蜂巢的其他蜜蜂會較少接觸或餵養這些生病的成員。不過,感染 IAPV 的蜜蜂試圖進入另一蜂巢時,卻會比不受感染的同類更易穿過守衛,令團隊猜測病毒已演化出特殊機制,可在另一蜜蜂群族中傳播。

蜜蜂特別容易感染傳染病,因為牠們生活在擁擠的蜂巢之中不斷互相接觸,而且相對其他昆蟲,蜜蜂的免疫系統較弱,因此依靠衛生行為,例如刷拭纖毛或移除生病幼蟲。

多年來研究 IAPV 的伊利諾伊大學香檳分校昆蟲生理學家 Adam Dolezal 指,人們對蜜蜂被病毒感染後的行為所知甚少。為找出答案,他與電腦科學家 Tim Gernat 合作,開發了一種自動系統來監視蜜蜂的行為。團隊將標籤黏在三個蜂巢中約 900 隻蜜蜂背上,並以相機跟踪其去向——相機會每秒拍攝一次照片,然後電腦會記錄每隻蜜蜂的位置和方向。

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研究人員對電腦進行訓練,以識別蜜蜂的交哺行為 (trophallaxis) :蜜蜂從嗉囊 (crop)中反芻食物來餵養同伴,飢餓的蜜蜂會接近其他蜜蜂,直到有人反芻食物為止。

研究中的蜜蜂,細圖顯示蜜蜂的交哺行為
Credit: Tim Gernat

研究中的蜜蜂,細圖顯示蜜蜂的交哺行為
Credit: Tim Gernat

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Dolezal 在分別 3 個蜂巢中,放入 90–150 隻已標記、並已感染 IAPV 的蜜蜂。從 5 日的記錄發現,健康的蜜蜂往往會避免與被感染的蜜蜂接觸,感染 IAPV 的蜜蜂被正常蜜蜂交哺少一半,但這並非因為牠們生病無嘗試接觸正常蜜蜂,相反牠們可能為尋找更多餵哺牠們的同伴,在蜂巢中的移動範圍比其他蜜蜂多,顯示正常蜜蜂能發現受感染蜜蜂,並抑制其社交活動減低群族受感染機率。

那 IAPV 如何成功在不同蜂群中傳播? 正常來說,蜂巢入口會有守衛用觸角來探測其他蜜蜂角質碳氫化合物 (cuticular hydrocarbons) 這些表面的化學信號,判別牠們是否群族成員才讓牠們進入蜂巢。

不過,當團隊將受 IAPV 感染的蜜蜂帶到另一蜂巢外時,守衛竟然讓約 ​​30% 受感染蜜蜂進入,健康的外來蜜蜂則只有約 15% 被批准進入。團隊暫時未能確定受感染蜜蜂如何可騙過守衛,但估計 IAPV 改變了受感染蜜蜂的角質碳氫化合物含量,因為團隊發現受感染蜜蜂的二十八烷 (octacosane) 含量較低,而這種角質碳氫化合物較低已知與增加被其他蜜蜂接受程度有關。

另外,當守衛挑釁試圖進入蜂巢的蜜蜂時,受感染的一群顯然較為順從,令守衛更可能為牠們提供食物,行為有助 IAPV 傳播。

IAPV 並不是這些「特洛伊木馬」會帶來的唯一問題,受感染蜜蜂亦可能會被瓦蟎 (varroa mite) 寄生,這種寄生蟲已經使全世界的蜂群數量不斷減少,牠們會以蜜蜂的脂肪為食,亦可以攜帶 IAPV 和其他致命病毒。如果 IAPV 幫助這些其他病原體傳播,對養蜂業來說可能是個非常嚴重的問題。

來源:
Science, Deadly virus turns honey bees into Trojan horses, 28 April 2020

報告:
Geffre, A.C., Gernat, T., Harwood, G.P. & et al. (2020). Honey bee virus causes context-dependent changes in host social behavior. PNAS Apr 2020, 202002268. DOI: 10.1073/pnas.2002268117

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

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