■本报记者 李晨阳 实习生 王韫绮
在法国自然历史博物馆琳琅满目的展品中，一群来自异国他乡、并不引人注目的蜜蜂已沉睡了100多年。直到几位来自中国的科学家找到它们，提取出破碎的基因片段，首次实现了中华蜜蜂（中蜂）跨越百年的基因组比较研究。
这项前所未有的溯源研究，由中国科学院动物研究所、国家动物标本资源库联合中国农业大学及丹麦哥本哈根大学等多家单位共同完成。研究发现，中蜂的种群看似稳定，但其核心种群遗传多样性在过去百年间已丧失了约30%，而驱动这一剧变的主要原因是人类广泛使用的农药。相关研究成果近日发表于《国家科学评论》。
蜜蜂的生存危机
博物馆中最难找到的是一些司空见惯的“小家伙”，比如蜜蜂，很少有研究人员会把它们捉来做成标本，珍而重之地放进博物馆。
但看似随处可见的蜜蜂，正面临严峻的生存危机。
人类找到了一个哺乳动物身上不存在、却能精准打击昆虫的作用位点，并据此设计出新烟碱类农药，其中便包括目前全球用量最大的杀虫剂之一 ——吡虫啉。但人们很快发现，这类杀虫剂也会误杀有益昆虫，成了近代农业对蜜蜂的最大伤害。此外，人类活动持续扩张导致栖息地碎片化，也进一步威胁蜜蜂生存。
而另一场来自外来竞争者的生存挤压同样残酷。中国本土蜜蜂以东方蜜蜂的一个亚种——中华蜜蜂（中蜂）为主。一个多世纪前，人们引入了产蜜量更高，且能生产蜂王浆的西方蜜蜂（西蜂），如今这些“外来打工者”数量已反超本土中蜂。
西蜂不仅抢占了工作岗位，更带来了一种致命“生物武器”——囊状幼虫病毒（SBV）。在欧洲，这一病毒已经和西蜂共同演化了几百万年，对西蜂几乎没有影响，但对中蜂来说却是致命的。有研究显示，上世纪70年代，中国超过一半的中蜂就死于这种病毒。
中蜂所承担的生态功能是西蜂无法取代的。“如果中蜂减少甚至消亡，意味着许多本土植物的传粉链条也将断裂。”中国科学院动物研究所研究员刘山林向《中国科学报》解释，“中国的自然环境广袤而多变，中蜂在长期演化中形成了独特的多样性。例如在高海拔寒冷地带，那些从国外引进的意大利蜂（西蜂的一个品种），面对低温环境往往不愿出巢活动。而本地的中蜂却能克服严寒，积极为当地植物传粉，成为维持高山生态系统平衡的关键角色。正是这种对极端环境的独特适应，让中蜂成为中国生态多样性中不可或缺的一员。”
近50年来，中蜂种群资源大幅下降，尤其是华北型中蜂面临几乎灭绝的风险。目前，整个天津已没有中蜂的记录，北京83.4%的区域内已见不到中蜂，只在部分郊区、保护区及少量研究单位有记录。
“中蜂100年前活得好好的，这100年里经历了各种磨难，变成现在的样子。我们想知道：到底是哪几个主要因素驱动了它的种群下降？”刘山林说。就这样，一项回溯百年的研究开始了。
从博物馆到实验室
100年前的蜜蜂上哪儿找？研究人员很自然地想到了博物馆。
但要找到合适的标本并不容易。中国的现代自然科学起步较晚，缺乏像西方博物馆那样延续数百年的系统收藏。他们翻遍国家动物标本资源库的记录，发现能追溯至一个世纪前的中蜂标本仅有一件，这让研究陷入巧妇难为无米之炊的困境。
中国农业大学教授周欣辗转联系到法国自然历史博物馆，那里珍藏着一批1900年前后采集的中华蜜蜂，其中包括1870年在四川宝兴采集的中蜂标本。
所有博物馆都非常看重藏品的完整性，要说服他们提供研究样本并不容易。为此，研究人员提出一个巧妙的建议——昆虫有6条腿，并且左右对称，他们只取其中一条后腿，通过无损化提取技术分离出基因片段。该建议终于被馆方采纳。
然而这种方式提取出的基因片段平均长度仅约40个碱基对，与当前长读长测序技术所能解析的10兆碱基对相比，相差数十万倍。
不仅如此，这些基因碎片还面临化学损伤的干扰。DNA中的A、T、C、G 4种碱基里，A碱基极易发生去氨基化，导致在测序过程中被误读为C碱基，这也大大增加了研究难度。
这是一场近似“极限挑战”的基因考古，最初的93个中蜂标本历经反复尝试，最终仅有46个提供了可用数据。
成功破译百年前的基因密码，并与362份现代样本进行比较后，研究团队发现，中国本土中蜂核心种群的遗传多样性在过去百年间下降了约30%。
“受影响最严重的是中部种群，这尤其令人担忧。”刘山林指出，“东方蜜蜂的演化历史本身就是从中心区域向周边扩散的。边缘种群的衰退或许还能通过漫长演化得以弥补，但中部种群如果灭绝了，整个物种最核心的遗传基础就被破坏了。”
在这场大衰退中，中蜂种群变化最显著的基因大多集中于神经系统，而这正是新烟碱类农药的作用靶点。
研究团队进一步找到了蜜蜂中的“活化石”——马来西亚的现代蜜蜂种群。它们的基因特征与百年前的中蜂高度相似。实验表明，暴露在相同剂量的农药中的马来西亚蜜蜂迅速死亡，而历经“群体免疫”的中蜂则展现出更强的耐受性。这也证实了农药是过去百年间驱动中蜂发生快速适应性进化的主要力量——为了生存，中蜂的基因被迫“筛选”出抗药性，但代价是整个种群遗传多样性的流失和环境适应潜力的削弱。
刘山林感慨：“从研究角度来讲，我们确实很幸运，能在完整物种中完成从基因推测到现实验证的全链条工作，这是在古基因组学领域首次实现。但对蜜蜂来讲，这是一个不幸的发现，我们必须加强对中蜂等传粉昆虫的保护，减少农药使用，并大力推广综合害虫管理，以防止它们赖以生存的遗传基础被进一步侵蚀。”
不断升值的“时间胶囊”
博物馆中的标本看似沉寂已久，其实蕴藏着充满生命力的宝贵信息，让历史长河中连缀的时间切片有机会在某一刻被唤醒。
周欣很喜欢用“时间胶囊”来形容它们。在他看来，这项研究最重要的突破在于首次实现了现代蜜蜂与百年前蜜蜂基因组的直接对照。“过去所有的进化分析，本质上都是从某个时间片段倒推，通过各种模型推测过去的情况，却从来没有直接证据能让我们对比两个时间点的真实区别。”
这一突破得益于博物馆组学的兴起，这个以自然历史标本为基础、融合基因组技术的现代生物研究领域发展不足10年，却已展现出巨大潜力。可以预见的是，随着研究技术的发展，博物馆标本的科学价值迅速升值。“在未来生物学各学科的发展中，标本有望占据核心地位。”周欣说。
然而，这只科研“绩优股”正面临青黄不接的困境。
“现在大家对博物馆组学和经典的样本采集，普遍不太重视。一来它不是新学科、热点学科，二来大家觉得它没有什么新技术、高精尖的东西，没必要花很多钱长期去做。”周欣希望，这次研究能成为博物馆组学的“强心剂”，让更多人重新认识标本的价值。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf438
<!-- 非定向300*250按钮 17/09 wenjing begin --> <!-- 非定向300*250按钮 end -->
</div>
