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May. 25 2015

打造超級蜜蜂

  • 打造超級蜜蜂

    打造超級蜜蜂

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我們是否能挽救世界上最重要的授粉者?且看科學家和育種者如何嘗試創造出生命力更強韌的蜜蜂。

 

撰文:查爾斯‧曼恩 Charles C. Mann

攝影:亞南德‧瓦瑪 Anand Varma

 

亞當弟兄一定知道自己當上養蜂人的時間很不湊巧。當時是1915年,16歲的他是英格蘭西南部巴克法斯特修道院的見習修士。好幾個世紀以來,蜜蜂在短時間內相繼死亡的事件時有所聞,但這位年輕修士所面臨的卻是空前的大災難。一種神祕的疾病幾乎把外特島上的每一座養蜂場都摧毀殆盡後,又在英格蘭的其他地區肆虐橫行。亞當弟兄發現他的蜂箱突然空空如也,蜜蜂在箱子底下爬動,無法飛行。那一年,這種怪病毀掉了修道院45個蜂箱中的29個。

 

科學家最終發現這種疾病與一種前所未聞的病毒有關。但是研究結果來得太遲,已經無法挽救英國原生的深棕色蜜蜂。存活下來的蜂箱裡幾乎全部都是混種蜜蜂,牠們是當地雄蜂與外來種的蜂后交配繁衍出來的後代。這些混種蜜蜂顯然特別旺盛的生命力,讓亞當弟兄開始想培育一種能對抗疾病的蜜蜂。

 

1950年,準備了多年的他終於有了機會。他開著修道院的一輛老爺車,在接下來的37年間走遍歐洲、中東和非洲,蒐集了超過1500隻蜂后:土耳其北部生性勤勞的蜜蜂、克里特島上種類極度多樣的蜜蜂、撒哈拉沙漠綠洲中與世隔絕的蜜蜂、摩洛哥的深黑色蜜蜂、尼羅河流域體型微小的橘色蜜蜂、吉力馬札羅山區據說性格很溫和的蜜蜂。他把這個來自異國的蜂群帶到一座位於泥炭沼澤中的研究站,遠離其他那些帶有缺陷基因的蜜蜂。他在原始的荒地獨自進行無數次的育種測試之後,培育出了巴克法斯特蜂――牠很快就被冠上了「超級蜜蜂」的稱號。這種蜜蜂呈棕褐色,十分健壯,不輕易刺螫其他動物,生產力非常高,而且還能抵抗當時已被稱為「蜜蜂壁虱病」的那種怪病。到了1980年代,巴克法斯特蜂已經在世界各地銷售了。蜜蜂育種者非常少,亞當弟兄更是成了少數中的少數:他是養蜂界的名人。

 

然而,蜜蜂又再次遭到攻擊。一種名叫蜜蜂蟹蟎的亞洲蟎蟲大舉入侵歐洲與美洲。「只有天生遺傳到完全抵抗力的品種或品系,」亞當弟兄在1991年宣告,「才是這個威脅的終極解決方案。」然而研究工作還沒能開始,巴克法斯特修道院的院長就因為堅信亞當弟兄與日俱增的名氣與他的神職工作相衝突,而令他卸下養蜂工作。他於1996年抱憾而終。「修道院中一直沒有人完全取代他的地位,」兩年前重新開始巴克法斯特修道院傳奇養蜂事業的克萊兒.丹斯利說。

 

與此同時,養蜂業的狀況持續惡化。2007年,會造成整個蜂群迅速慘死的「蜂群衰竭失調」突然在歐洲與美洲大量出現。新聞報導把這個現象稱為「對全球農業的威脅」和一場「地球的空前災難」。這些標題不是危言聳聽:大多透過蜜蜂進行的昆蟲授粉行為,對世界上三分之一的食物供給至關重要。

 

蜜蜂研究人員(很多是受到亞當弟兄啟發)為了了解蜂群衰竭現象加緊研究。多數研究人員推斷,此一現象並非如他們起初所想那樣由單一因素引發,而是害蟲、病原體、棲地流失及有毒化學藥劑加總起來的致命後果;蜜蜂蟹蟎是其中一個重要因素。今日,多數的大型養蜂場都使用殺蟲劑來消滅蟎蟲――這充其量只是權宜之計。為了避免使用化學藥劑,有些蜜蜂研究人員開始重拾亞當弟兄的做法,培育第二代超級蜜蜂。不過這次他們使用的是包括基因改造在內的現代科學工具。有些人則鼓吹完全相反的做法,甚至比亞當弟兄的方法還要天然。不用化學藥劑、不做人為操控――讓蜜蜂自行演化!

 

蜜蜂是超生物體。蜜蜂具備集體心智。蜜蜂擁有語言網絡:在人類以外,蜜蜂是極少數會利用符號溝通的動物之一,能透過舞蹈來告訴同伴哪邊有食物。養蜂人會用這些特色形容蜜蜂,但也承認這些詞語無法完整地描述這種複雜而迷人的生物,和牠們極度組織化的群落。一個蜂巢裡的蜜蜂最多可達8萬隻,宛如一座人類的小城市。

 

這些勤勞的動物――科學家稱牠們為Apis mellifera――會一邊飛行、一邊發出嗡嗡聲,在花間尋找含糖的分泌物,也就是一滴滴花蜜。蜜蜂將花蜜咕嚕咕嚕地吸啜到「蜜囊」中,蜜囊會把糖分解。回到蜂巢後,牠們反芻分解後的黏液,並且用翅膀搧風,讓水分蒸發。最後剩下來那甜甜的膠狀物就是蜂蜜,它會被儲存起來作為冬天的食物,或者被人類偷走。生態學者伯恩.韓瑞希估計過,0.5公斤的苜蓿蜜「相當於從大約870萬朵目蓿花採集而來的食物。」

 

看著蜜蜂專心地幹活採蜜,很難相信牠們是在不知不覺中扮演了在自然界中最重要的角色:傳播花粉。花粉實際上是植物的雄性部位;它能將DNA轉移到花朵中的雌性部位,這是繁殖過程中不可或缺的步驟。植物可藉由風或動物(通常是昆蟲)來傳播花粉。蜜蜂在花朵中尋找花蜜時,花粉粒會沾黏在牠毛茸茸的身體上。當牠造訪其他的花朵時,會有些許花粉粒掉落,讓植物受精。

直到拜訪了亞當.諾維特之後,我才明白這一切是如何運作的。諾維特是美國麻薩諸塞州諾斯安普頓的養蜂人,在城裡小小的自家後院養蜂。他經營純手工、在地產銷的養蜂事業――「我說話時常常一不小心就會聽起來像《波特蘭迪亞》中的臨時演員,」他說。那是一部調侃文青的電視影集。他銷售的每一罐「諾斯安普頓蜂蜜」上都貼有產地的郵遞區號標籤。諾維特苦等了兩年,才得到搶手的巴克法斯特蜂后。為了證明牠們生性溫和,他沒戴上手套和面罩就掀開了蜂箱上蓋。一陣融合了蜂蠟、蜂蜜和木頭的穀倉大院味道飄入空氣中。蜂巢上的蜜蜂跌跌撞撞地在彼此身上爬來爬去,就像托嬰中心裡的小孩。

 

諾維特的蜜蜂中,有一些身上滿布著淡紅色、針頭大小的圓點:蜜蜂蟹蟎。這些蟎蟲像壁蝨或水蛭那樣吸附著宿主,喝乾宿主體內類似於血液的血淋巴,導致牠們的免疫系統衰弱。蜂箱裡的環境熱氣蒸騰、相當溫暖,蜜蜂之間接觸頻繁,是最適合蜜蜂病原體生長的環境,就和托嬰中心最適合人類病原體是一樣的。「蟎蟲是開路先鋒;剩下的就交給細菌、真菌或病毒,」諾維特說。他彈一下手指。

 

「咻!――蜂群就衰竭了。」他告訴我,在蜜蜂蟹蟎出現之前,養蜂主要就是擁(有蜜)蜂――「大部分的時間,牠們都不太需要照顧。」自從蟎蟲出現後,「牠們就真的需要養了。」他說,養蜂其實應該要叫作「蟎蟲管理」才對。

多數遇到蟲害問題的農夫會藉助化學藥劑,而化學藥劑公司也找到了十幾種有效的殺蟎劑。這些化學藥劑受到廣泛使用,然而和我談過的蜜蜂研究人員、商業養蜂人或養蜂愛好者中,沒有一個人喜歡把毒素放進蜂箱裡。此外科學家也指出,許多蜜蜂蟹蟎已經對商業殺蟎劑有了抗藥性。

 

農業巨擘孟山都旗下的子公司「蜜蜂生物」構想了一種與眾不同且可望無毒的解決方法,這種方法使用的是「核糖核酸干擾」技術(RNAi,i代表「干擾」)。細胞中的核糖核酸(RNA)分子會把來自基因(即DNA分子的特定片段)的資訊傳送到製造蛋白質的細胞系統中,而蛋白質就是建構生命的化學要素。

 

每一種蛋白質都有特定的結構,與它相關的RNA和基因也是如此。RNA干擾是將專為攻擊某種特定RNA變異體而設計的物質導入細胞。破壞這種特定的RNA,就能阻斷某個基因與其蛋白質的連結。「蜜蜂生物」的做法,是讓蜜蜂喝下具有RNAi功能的糖水,讓蟎蟲的RNA失去作用。理論上,特別調配的糖水應該不會對蜜蜂造成影響。但是蟎蟲吸取蜜蜂的血淋巴時,也會一併吸收RNAi糖水――而糖水會對蟎蟲產生作用。這就好像你吃下沾有大蒜醬的披薩,就能讓吸血鬼在吸血時誤食大蒜而死一樣。

 

問題是,RNAi仍是針對單一目標的工具。說這話的是任職於明尼蘇達大學的瑪麗亞.斯皮瓦克,她是迄今唯一一位獲得麥克阿瑟基金會「天才獎助金」的蜜蜂研究人員。「如果你針對一個特定範圍,」她主張,「生物體總是會發展出因應之道。」在她的觀點中,要擊退這場蜜蜂浩劫,終究還是需要一種「更健康、更強壯」的蜜蜂,這種蜜蜂不用人類協助,就能自己對抗蟎蟲和疾病。

 

在同性質的努力中,有兩組研究人員曾經嘗試培育抗蟎的蜜蜂,分別是斯皮瓦克與她的共同研究者,以及在美國農業部位於路易斯安納州巴頓魯治的研究中心任職的約翰.哈伯與他的同事。雖然做法不同,但他們著眼的都是相同的目標:「衛生」蜂。

 

所有的蜜蜂幼蟲都在蜂巢中的特殊巢室裡生長,成蜂會在這些巢室中裝滿食物,再用蜂蠟蓋住開口。蟎蟲會在巢室封住前一刻進入裡面產卵。卵孵化之後,蟎的幼蟲就以無助又不能活動的蜂蛹為食。發育完全的蜜蜂進入蜂巢時,蟎蟲就布滿在牠們的背部或腹部。衛生蜂與多數的蜜蜂不同,牠們能察覺封閉巢室中的蟎蟲(大概是透過氣味),然後打開封蓋並清除被寄生的蜂蛹,進而中斷蟎蟲的繁殖週期。

 

到1990年代晚期時,斯皮瓦克和哈伯都成功繁殖出了不同的衛生蜂。幾年後,科學家發現衛生蜂的效用會在蟎蟲數量增加時降低。如何克服這個問題,現在仍不得而知,部分的原因是科學家尚未理解清除行為的遺傳基礎。類似的問題也阻礙著另一個育種目標:梳理。蜜蜂會藉著以中腳磨擦身體來清理自己或彼此。如果蜜蜂在蟎蟲寄生之前進行梳理,就能除去這些害蟲。繁殖出一種會密集梳理自己的衛生蜂是個明顯的目標,然而育種者擔心他們培育出的蜜蜂會像自戀的青少年一樣,不停地整飾自己。而且他們也一直有個憂慮,那就是針對某種性狀育種,會損及其他性狀――比方說衛生蜂可能會變得好鬥,或者蜂蜜產量很少。

 

德國杜塞道夫市海涅大學的遺傳學者馬丁.拜爾認為,這些困境終究還是需要分子生物學來解決。對遺傳學者來說,盲目地將兩隻具有目標性狀的蜜蜂拿來配種,就好像將兩把彈珠丟在一起,再把混成一堆的彈珠拾起來。找出掌管目標性狀的特定基因並將它們植入蜜蜂的細胞,效果會好得多。2006年,一個超過100人的聯合研究團隊解譯了蜜蜂的基因組。當時拜爾就是團隊的一員。在他的觀點中,下一步就是要找出影響特定行為的基因――然後,如果有必要,再將它們加以改造。

 

雖然科學家自1980年代初就開始繁殖基因轉殖的昆蟲,但所有將基因植入蜜蜂體內的嘗試都以失敗告終。拜爾把找出新方法的任務指派給年輕的研究員克莉絲汀娜.弗羅林克。科學就像拍電影:成果能令人振奮不已,過程卻是苦不堪言。弗羅林克必須從蜂群中取出蜂卵、植入遺傳物質(在此例中是一種會令特定組織在螢光照射下發光的基因),然後再將卵放回蜂箱內。儘管屢屢嘗試,新基因就是無法表現出來。拿針頭戳進蜂卵,往往會傷及胚胎,導致它們迅速被工蜂消滅。這就像有數千名小小的劇評,而且每一個都有本事讓演出終止。弗羅林克與拜爾及其他兩位研究者合作,逐漸研發出了一項成功的技術。不過,還需要多年的努力,才能用這個方法來培育更好的蜜蜂。此外, 推出基改蜜蜂注定會引發爭議。

 

「這是新的研究領域,」拜爾說,「大家會謹慎為上。」

 

這一切都讓《赤腳養蜂人》的作者菲爾.錢德勒十分不以為然。經常與主流意見唱反調的他認為,有太多科學家,包括立意良善的那些,實際上就是問題的一部分。「想解決問題,不能還是用當初把問題製造出來的那種思維,」錢德勒說。他指的是人類對於掌控自然的執著妄想。他認為,更好的蜜蜂是可以創造出來的,但是只有蜜蜂自己才做得到。他也主張,蜜蜂最大的敵人不是蟎蟲或病毒,而是工業化農業。許多科學家對此只能無奈地認同。他們意見相左的地方在於該怎麼辦。

 

我在巴克法斯特修道院附近的一場養蜂人聚會中見到了錢德勒。他身邊有許多人同意他的看法。然而,當他說到對付蜜蜂蟹蟎最好的方法就是「什麼都不做」時,他們似乎很困惑。讓蜜蜂保持健康、吃得好,但是把剩下的工作交給演化。他勉為其難地承認,在大約十年或更長的時間內,養蜂人可能會損失大多數的蜜蜂。但天擇終究會產生某種具有抵抗力的蜜蜂。「我們思考這些問題時,必須考量怎麼做對蜜蜂最好,」他說。「而不是怎麼做對我們最好。」

 

錢德勒對蜜蜂的前景並不樂觀;巴克法斯特修道院的養蜂人丹斯利也很擔憂,但比較抱持希望。為了幫他們打氣,我跟他們說了哈佛大學的機器蜂計畫:這項計畫的目標是打造出極微小的授粉無人機。原則上,這項技術是可行的。自主機器蜂以顏色辨識花朵,在花朵上方盤旋,並且插入軟質探針、沾起花粉。我指出,這樣或許能為真正的蜜蜂減少一些壓力。

 

錢德勒似乎還是不放心。丹斯利對這個想法好像也不是很熱中。「我還沒準備好迎接機器蜂的世界,」她說。「我想,我喜歡真正的蜜蜂。」她就和其他的養蜂人一樣,等待著接下來會發生的事情。

 

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