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PLoS ONE:寄生蝇或是蜂群崩溃失调症(CCD)祸因

2012/01/05 来源:EurekAlert
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导读
旧金山州立大学的科研人员发现蜜蜂在无意中可能会成为一种寄生蝇的宿主,导致它们在一种失去方向的“类似于僵尸”的行为发作之后放弃蜂巢并且死亡。

旧金山州立大学的科研人员在2012年1月3日出版的PLoS ONE上发表论文"A New Threat to Honey Bees, the Parasitic Phorid Fly Apocephalus borealis"称,他们发现蜜蜂在无意中可能会成为一种寄生蝇的宿主,导致它们在一种失去方向的“类似于僵尸”的行为发作之后放弃蜂巢并且死亡。

首先在旧金山州立大学校园中观察到的这种现象可能帮助科学家深入了解蜂群崩溃失调症(CCD)。这种神秘的疾病自从2006年发现以来已经显著增加了美国蜜蜂蜂群的流失。

旧金山州立大学的生物学教授John Hafernik说,迄今为止,这种寄生蝇仅见于加利福尼亚和南达科他州的蜂巢。Hafernik及其同事在论文中写道,但是它作为一种新发寄生虫的可能性“强调了这种危险可能威胁整个北美的蜜蜂蜂群,特别是考虑到商业蜂巢跨越和停留的州的数量。”

同时担任加州科学院院长的Hafernik之前并没有打算研究这些被寄生了的蜂。2008年,当他从昆虫学实地旅行之后把一些螳螂带回了旧金山州立大学的Hensill Hall,他只是想找一些昆虫喂这些螳螂。他从生物系大楼外面的灯具下面找到了这些蜂。

Hafernik开玩笑说:“但是作为一个健忘的教授,我把他们放在了我桌子上的一个小瓶里,忘掉了它们。后来我再看到这个瓶子的时候,这些蜂的周围都是这种蝇的蛹。”

这种蚤蝇( Apocephalus borealis)把它的卵产在蜂的腹部里。通常在蜂死亡的7天之后,蝇的幼虫从蜂的头胸部之间出来。但是那些研究蜜蜂大量神秘消失的人们对这个骇人的故事中间部分产生最大的科学兴趣。

在蜂被这种蝇寄生之后,这些蜂放弃了它们的蜂巢,就像活死人一样飞到灯的附近聚集起来。旧金山州立大学的研究生、该研究的第一作者、Hafernik的实验室的Andrew Core 说:“当我们观察了这些蜂一段时间之后——当时还活着的那些——我们发现它们走路绕圈子,常常没有方向感。”

Core因为他的这个关于蜂研究的报告而获得了2011年加州州立大学科研竞赛一等奖,以及美国科学促进会太平洋分部年会的Geraldine K. Lindsay自然科学卓越奖。

蜂在死前通常停留在一个地方,有时候身体会蜷曲起来,Core说道。但是被寄生的蜂仍然活着,无法用它们的腿站起来。他说:“它们不断伸展然后翻倒。这真像僵尸的情景。”

这组作者发现,在夜晚离开蜂巢的蜂比那些在白天觅食的蜂更可能携带这些寄生虫。对被寄生的蜂巢的遗传测试也表明,这些蜂和蝇常常感染了一种残翅病毒和一种称为东方蜜蜂微孢子虫(Nosemaceranae)的真菌。

一些科研人员指出,这种病毒和真菌可能是蜂群崩溃失调症的元凶,而放弃蜂巢是这种失调症的主要特征。Hafernik说,现在可能是时候考虑这种寄生蝇是如何在蜂群崩溃失调症中起作用的了。

他说下一步是弄清楚这种寄生虫究竟如何影响了蜂的行为。他说,可能这些寄生虫干扰了蜂的帮助自身保持正常昼夜节律的“时钟基因”。

这组科研人员还不知道被感染的蜂是不是自愿离开了蜂巢,或者它们是不是提供了某种化学信号促使它们的蜂巢同伴把它们扔了出去。“在蜂巢里有很多接触和味觉感受,”Hafernik说。“肯定有可能它们的工友发现了它们并且能够分辨出它们有些异样。”

这组科学家将使用一系列的工具——从微小的无线电标签到视频监控——从而帮助他们回答这些问题并找到保护蜂巢的方式。

“我们不知道阻止这种寄生的最佳方法,因为我们不清楚的大问题之一在于这些蝇在什么地方寄生了这些蜂,”Hafernik指出。“我们认为寄生行为发生在蜂出外觅食的时候,因为我们没有看到这些蝇在蜂巢附近活动。但是我们对寄生发生的实际地点仍然是不清楚的。”

对这些寄生虫的遗传分析证实了它们是感染熊蜂的同一种蝇,这增加了一种可能性,即这种蝇对于蜜蜂是一种新出现的而且可能成本高昂的威胁。

“蜜蜂是全世界受到最深入的研究的昆虫之一,”Hafernik指出。“因此在某个层次上,我们认为如果它是蜜蜂的一个长期的寄生虫,那么我们应该早就注意到了。”


A New Threat to Honey Bees, the Parasitic Phorid Fly Apocephalus borealis

Andrew Core, Charles Runckel, Jonathan Ivers, Christopher Quock, Travis Siapno, Seraphina DeNault, Brian Brown, Joseph DeRisi, Christopher D. Smith, John Hafernik

Honey bee colonies are subject to numerous pathogens and parasites. Interaction among multiple pathogens and parasites is the proposed cause for Colony Collapse Disorder (CCD), a syndrome characterized by worker bees abandoning their hive. Here we provide the first documentation that the phorid fly Apocephalus borealis, previously known to parasitize bumble bees, also infects and eventually kills honey bees and may pose an emerging threat to North American apiculture. Parasitized honey bees show hive abandonment behavior, leaving their hives at night and dying shortly thereafter. On average, seven days later up to 13 phorid larvae emerge from each dead bee and pupate away from the bee. Using DNA barcoding, we confirmed that phorids that emerged from honey bees and bumble bees were the same species. Microarray analyses of honey bees from infected hives revealed that these bees are often infected with deformed wing virus and Nosema ceranae. Larvae and adult phorids also tested positive for these pathogens, implicating the fly as a potential vector or reservoir of these honey bee pathogens. Phorid parasitism may affect hive viability since 77% of sites sampled in the San Francisco Bay Area were infected by the fly and microarray analyses detected phorids in commercial hives in South Dakota and California's Central Valley. Understanding details of phorid infection may shed light on similar hive abandonment behaviors seen in CCD.

文献链接:http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0029639

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