蜜蜂也會(huì)跳舞，而且還有多巴胺？研究蜜蜂已有二十余年的福建農(nóng)林大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院（蜂學(xué)學(xué)院）副院長(zhǎng)蘇松坤最近又有新發(fā)現(xiàn)。

蘇松坤（左一）和學(xué)生

在此次工作中，他關(guān)注的是蜜蜂采完食物回到蜂巢之后，會(huì)表現(xiàn)出一種跳舞行為，從而告訴其它的蜜蜂蜂巢外面有食物。

早在2010年，蘇松坤就解剖了跳舞蜜蜂和采集花粉蜜蜂的腦部，通過(guò)檢測(cè)生物胺類(lèi)的神經(jīng)遞質(zhì)，發(fā)現(xiàn)了跳舞蜜蜂和采集花粉蜜蜂腦部多巴胺水平較高，同時(shí)還檢測(cè)到五羥色胺等生物胺類(lèi)化學(xué)物質(zhì)。

他說(shuō)：“當(dāng)時(shí)就覺(jué)得比較奇怪。我們的最初目的是研究蜜蜂的跳舞行為。在發(fā)現(xiàn)跳舞和采集食物的蜜蜂腦部存在多巴胺之后，我們也檢測(cè)了不同勞動(dòng)分工的蜜蜂腦部的生物胺類(lèi)的神經(jīng)遞質(zhì)，借此發(fā)現(xiàn)了一些差異，但是規(guī)律并不明顯?！?/p>

蘇松坤教授和學(xué)生

后來(lái)，隨著研究的深入，本次論文的共同趙元洪在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，把定點(diǎn)采集的蜜蜂個(gè)體一個(gè)一個(gè)標(biāo)記起來(lái)。通過(guò)標(biāo)記，可以監(jiān)測(cè)到每一個(gè)個(gè)體的采集行為和跳舞表現(xiàn)。另外，趙元洪還把蜜蜂腦部的解剖做得非常漂亮，為研究打下不錯(cuò)的技術(shù)基礎(chǔ)。

接著，同是第一作者的黃景南對(duì)蜜蜂的5種不同狀態(tài)進(jìn)行研究，分別是到達(dá)食物源、吃飽、回到蜂巢開(kāi)始跳舞、跳舞結(jié)束、以及實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的安靜狀態(tài)。

最開(kāi)始，該團(tuán)隊(duì)想找出蜜蜂腦部里面的哪些分子激發(fā)并支撐著跳舞行為。測(cè)試之后發(fā)現(xiàn)，多巴胺的變化很有規(guī)律：蜜蜂開(kāi)始跳舞時(shí)，多巴胺水平升高；蜜蜂結(jié)束跳舞時(shí)，多巴胺水平降低。另外，在蜜蜂飛向食物源的過(guò)程中，多巴胺水平升高；吃飽后，腦部多巴胺水平降低。

后面，課題組一直在猜測(cè)，多巴胺是否和跳舞有直接關(guān)系？隨后，他們通過(guò)實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證這一假設(shè)。之后，又根據(jù)多巴胺在高等動(dòng)物里的一些功能，提出另外一種猜測(cè)，即多巴胺和食物欲望有關(guān)系。

提出這一假設(shè)的原因在于：蜜蜂到達(dá)食物源之后，雖然沒(méi)有跳舞，但是腦部多巴胺也升高了。研究中，課題組也通過(guò)隧道實(shí)驗(yàn)排除了第一個(gè)猜想，于是他們覺(jué)得多巴胺可能和食物欲望有更直接的關(guān)系。

以人類(lèi)為例，多巴胺是一種很重要的神經(jīng)遞質(zhì)，與生理、心理、行為等息息相關(guān)。鑒于此，張曌楠、封王江兩位同學(xué)進(jìn)一步聚焦多巴胺的功能。通過(guò)查資料，他們發(fā)現(xiàn)多巴胺在其他生物體內(nèi)也非常重要。

針對(duì)這個(gè)假設(shè)，該團(tuán)隊(duì)又設(shè)計(jì)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。在論文中，研究一主要展示所發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象和規(guī)律，研究二和研究三則是來(lái)驗(yàn)證這一猜想。

在研究二中，他們通過(guò)藥物將蜜蜂體內(nèi)的多巴胺信號(hào)阻斷，即對(duì)多巴胺受體進(jìn)行抑制，結(jié)果發(fā)現(xiàn)蜜蜂采集食物的頻率變慢了，且每一次采集往返的時(shí)間也有所延長(zhǎng)。其中，總時(shí)間包括飛行時(shí)間和待在蜂巢里面的時(shí)間，實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)待在巢內(nèi)的時(shí)間延長(zhǎng)，而飛行時(shí)間沒(méi)有太大變化，這說(shuō)明多巴胺拮抗劑使得蜜蜂的采集欲望降低。

在研究三中，為進(jìn)一步研究多巴胺和食物欲望的關(guān)系，課題組設(shè)計(jì)了饑餓實(shí)驗(yàn)，隨后發(fā)現(xiàn)蜜蜂饑餓到2個(gè)小時(shí)的時(shí)候，多巴胺明顯增高；但是到4個(gè)小時(shí)的時(shí)候，多巴胺水平并未升高。

這說(shuō)明蜜蜂和人一樣，饑餓的時(shí)候?qū)ふ沂澄锏挠矔?huì)增加。同時(shí)，該團(tuán)隊(duì)也通過(guò)正向激勵(lì)進(jìn)行驗(yàn)證，即通過(guò)多巴胺激動(dòng)劑提高多巴胺的濃度。期間采用了一個(gè)研究蜜蜂氣味學(xué)習(xí)記憶的模型，其類(lèi)似于巴普洛夫的條件反射實(shí)驗(yàn)。

蘇松坤表示，蜜蜂有非常好的氣味學(xué)習(xí)記憶能力，它們的氣味學(xué)習(xí)記憶能力比我們?nèi)祟?lèi)要強(qiáng)得多。

在實(shí)驗(yàn)中，他們先給蜜蜂一種氣味刺激，其實(shí)就是一種揮發(fā)性的化學(xué)物質(zhì)，然后用糖水觸碰它的觸角，它的吻和口器就會(huì)伸出來(lái)。借此他們發(fā)現(xiàn)，多巴胺的濃度和信號(hào)增強(qiáng)以后，蜜蜂對(duì)于食物相關(guān)的氣味學(xué)習(xí)記憶能力有所增強(qiáng)，這也讓多巴胺與食物欲望的關(guān)系得到驗(yàn)證。

2022年4月28日，相關(guān)論文以《蜜蜂腦部瞬時(shí)激活的多巴胺信號(hào)調(diào)控食物欲望》為題發(fā)表。碩士研究生黃景南、張曌楠、封王江和趙元洪為共同第一作者，蘇松坤和法國(guó)圖盧茲第三大學(xué)教授馬丁·朱爾法教授為通訊作者。

此外，蘇松坤補(bǔ)充稱(chēng)：“蜜蜂跳舞行為試驗(yàn)季節(jié)性很明顯，一般在9月～12月，福建的秋季是最適宜開(kāi)展蜜蜂跳舞行為試驗(yàn)的時(shí)間，也就是外界蜜源少、秋高氣爽的時(shí)候，蜜蜂會(huì)很興奮地去采人工提供的糖水回巢跳舞?！?/p>

“對(duì)蜜蜂的舞蹈行為很著迷”

2005年，蘇松坤在德國(guó)維爾茨堡大學(xué)正式開(kāi)始蜜蜂行為的研究，由于其博士時(shí)主要開(kāi)展蜜蜂分子生物學(xué)的研究，他琢磨著把自己蜜蜂分子生物學(xué)的經(jīng)驗(yàn)與德國(guó)行為研究的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)，開(kāi)始了蜜蜂行為的分子基礎(chǔ)研究。在探究蜜蜂跳舞時(shí)，他發(fā)現(xiàn)蜜蜂腦部一些分子發(fā)生了很重要的變化。而本次論文則主要關(guān)注行為和神經(jīng)分子方面，即發(fā)現(xiàn)蜜蜂多巴胺激發(fā)食物欲望，通過(guò)一些藥物刺激來(lái)進(jìn)行研究。

即便本次論文已經(jīng)發(fā)表，但是對(duì)于分子具體如何工作，目前仍然不知道，而該團(tuán)隊(duì)也正進(jìn)行后續(xù)研究。蘇松坤說(shuō)：“跳舞行為相關(guān)的試驗(yàn)實(shí)際上很難做，因?yàn)橐荒昀锩娲蟾胖挥卸齻€(gè)月的黃金時(shí)間。在其他時(shí)間，蜜蜂對(duì)于人工投喂的食物并不總是表現(xiàn)出跳舞行為，這一現(xiàn)象目前仍然無(wú)法解釋。”

據(jù)介紹，蘇松坤本科就讀于福建農(nóng)學(xué)院蜂學(xué)專(zhuān)業(yè)，當(dāng)時(shí)陰差陽(yáng)錯(cuò)以為能去讀食品科學(xué)（農(nóng)產(chǎn)品儲(chǔ)存與加工），結(jié)果通知書(shū)上卻是蜂學(xué)專(zhuān)業(yè)。

1993年3月，畢業(yè)實(shí)習(xí)時(shí)，他來(lái)到浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)，開(kāi)始蜜蜂科學(xué)相關(guān)的研究，做蜂王漿高產(chǎn)蜂種的染色體研究時(shí)，他做得很認(rèn)真很刻苦很執(zhí)著，這被指導(dǎo)老師陳盛祿教授看在眼里，隨后他留在了浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)，真正開(kāi)始蜂學(xué)的教學(xué)研究生涯。

“1993年8月，我到浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)入職報(bào)到，從那個(gè)時(shí)候開(kāi)始，就真正地感覺(jué)自己這輩子要認(rèn)認(rèn)真真做蜜蜂了?！碧K松坤表示。

1993年～1995年，他到蜂場(chǎng)進(jìn)行基層鍛煉，養(yǎng)了一年多的蜜蜂。他說(shuō)：“我記得自己在1994年一共養(yǎng)了1000多只蜂王，那段時(shí)間對(duì)我各個(gè)方面的幫助都很大，經(jīng)歷了養(yǎng)蜂周年生產(chǎn)的全過(guò)程，也是我印象最深刻的一年。夏天，我住在一個(gè)廢棄的豬圈里面，也就是現(xiàn)在的杭州東站附近，這讓我體驗(yàn)到養(yǎng)蜂很辛苦，要養(yǎng)好蜜蜂很不容易。我的運(yùn)氣比較好，1995年以后，我回到學(xué)校，考上碩士，之后又攻讀了博士。2000年，我到意大利交流學(xué)習(xí)了3個(gè)多月，對(duì)我英語(yǔ)的幫助還是蠻大的，也讓我見(jiàn)識(shí)了國(guó)際先進(jìn)水平的現(xiàn)代養(yǎng)蜂技術(shù)，開(kāi)拓了視野?！?/p>

其博士課題是中華蜜蜂蜂王漿主蛋白基因的克隆和生物信息學(xué)方面的研究。2004年博士畢業(yè)后，經(jīng)一位德國(guó)馬普所的朋友司提反·阿爾伯特博士推薦，認(rèn)識(shí)了德國(guó)維爾茨堡大學(xué)尤爾根·陶茨教授，尤爾根·陶茨教授對(duì)蘇松坤博士論文做蜂王漿主蛋白基因的研究很感興趣，尤爾根·陶茨教授邀請(qǐng)?zhí)K松坤博士于2005年去德國(guó)維爾茨堡大學(xué)訪問(wèn)交流，并開(kāi)展合作研究，該校蜜蜂社會(huì)行為研究實(shí)驗(yàn)室最早由卡爾·馮·弗里斯的學(xué)生兼合作者馬丁·林道爾教授開(kāi)創(chuàng)，是1973年諾貝爾獎(jiǎng)獲得者。到德國(guó)以后，蘇松坤主要研究蜜蜂蜂群內(nèi)不同亞家系的工蜂的勞動(dòng)分工課題，并開(kāi)始對(duì)蜜蜂行為特別是舞蹈行為很著迷。

他回憶稱(chēng)：“我在德國(guó)的時(shí)候也是非常的認(rèn)真，基本上沒(méi)怎么出去玩過(guò)，周末全泡在實(shí)驗(yàn)室，著了迷似的地做實(shí)驗(yàn)。派出的時(shí)候，潘云鶴校長(zhǎng)說(shuō)的話(huà)我印象還非常深刻。他說(shuō)：‘你們除了到國(guó)外去學(xué)技術(shù)、做實(shí)驗(yàn)以外，還要跟國(guó)外同行建立很好的合作關(guān)系，開(kāi)闊你們的視野和朋友圈。’”

在德國(guó)，他結(jié)識(shí)了本次論文的合作者——著名的蜜蜂行為研究華人科學(xué)家、澳大利亞國(guó)立大學(xué)的張少吾教授，回國(guó)以后，蘇松坤對(duì)蜜蜂行為和分子的研究更是一發(fā)而不可收，并一直與張教授保持良好的合作研究關(guān)系。

蜜蜂行為也可啟迪人類(lèi)發(fā)展

蘇松坤教授和學(xué)生

蜜蜂是非常典型的社會(huì)性昆蟲(chóng)，蜜蜂個(gè)體離開(kāi)群體便會(huì)無(wú)法生存，更不能完成繁衍后代的使命。人類(lèi)也是社會(huì)性生物，所以蜜蜂的很多社會(huì)行為，對(duì)人類(lèi)有著很好的啟迪作用，例如信息交流、化學(xué)通信、飛行導(dǎo)航、蜂群智慧、民主監(jiān)督、勞動(dòng)分工、學(xué)習(xí)記憶、與自然相處的策略等。

從研究角度來(lái)講，蜜蜂也是研究社會(huì)行為和健康的模式生物。不僅如此，蜜蜂的授粉很重要，對(duì)于很多農(nóng)作物果蔬來(lái)說(shuō)，如果沒(méi)有蜜蜂授粉，產(chǎn)量就會(huì)降低很多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，蜜蜂授粉每年為我國(guó)增加3 0 4 1億元的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。在野生生態(tài)環(huán)境中，通過(guò)授粉，蜜蜂還會(huì)把一株植物的基因帶到另外一株上，從而促進(jìn)同種植物不同植株間的基因交流，產(chǎn)生更多更好的基因組合后代，提高植物的果實(shí)和種子的產(chǎn)量和品質(zhì)，促進(jìn)植物的繁榮，為野生動(dòng)物提供更豐富的食物，提高生物多樣性。

盡管蜜蜂確實(shí)是很好的經(jīng)濟(jì)動(dòng)物，但是當(dāng)前社會(huì)對(duì)蜜蜂的認(rèn)識(shí)也很有限，這可能和科普不夠有關(guān)系。蘇松坤指出：“實(shí)際上，將綠化統(tǒng)一都變成草坪，對(duì)授粉昆蟲(chóng)來(lái)說(shuō)是不利的。我們國(guó)家越來(lái)越重視生態(tài)文明建設(shè)，包括生物多樣性和生態(tài)環(huán)境保護(hù)，所以我相信蜜蜂會(huì)在我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，蜜蜂也會(huì)為人類(lèi)健康貢獻(xiàn)更多更好的甜蜜和滋養(yǎng)?！?/p>

蘇松坤的微信昵稱(chēng)中，有兩個(gè)字叫“蜂諾”，即蜜蜂的諾言，與蜜蜂的舞蹈語(yǔ)言不無(wú)關(guān)系，因?yàn)槊鄯渫ㄟ^(guò)舞蹈告訴其它同伴真實(shí)的有價(jià)值的蜜源信息。

另?yè)?jù)悉，蘇松坤也做蜜蜂遺傳育種、生物技術(shù)、基因編輯的研究，在研究跳舞行為的過(guò)程中，他發(fā)現(xiàn)一些和采集性狀有關(guān)的關(guān)鍵分子，需要進(jìn)一步的驗(yàn)證和功能研究，可能在蜜蜂育種和養(yǎng)蜂生產(chǎn)上會(huì)有重要價(jià)值。爭(zhēng)取盡快做到既“頂天”，又“立地”的效果。

最后，蘇松坤總結(jié)稱(chēng)，蜜蜂授粉的“月下老人”作用，對(duì)農(nóng)業(yè)的生態(tài)、增產(chǎn)效果似應(yīng)刮目相看。蜜蜂對(duì)人類(lèi)非常重要，且不可替代。盡管論文發(fā)表在《科學(xué)》，但是蘇松坤覺(jué)得也只是發(fā)現(xiàn)了蜜蜂的一種行為而已。他認(rèn)為，后續(xù)可把蜜蜂作為一種研究多巴胺相關(guān)疾病的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，觀察多巴胺水平升高或阻斷以后的學(xué)習(xí)記憶、行為健康變化，比起猴子或其他用于做實(shí)驗(yàn)的動(dòng)物，成本要低很多，而且容易獲得。他說(shuō)：“蜜蜂的數(shù)量很多，腦部也很容易進(jìn)行解剖和觀察研究，所以我覺(jué)得這項(xiàng)研究的重要科學(xué)價(jià)值還是在這里?！?/p>