蜜蜂也会跳舞，而且还有多巴胺？研究蜂蜜已有二十余年的福建农林大学动物科学学院（蜂学学院）副院长苏松坤最近又有新发现，相关论文发表在Science。巧合的是，刚刚过去的 5 月 20 日，也是世界蜜蜂日。
图 | 苏松坤（左一）和学生（来源：苏松坤）
在此次工作中，他关注的是蜜蜂采完食物回到蜂巢之后，会表现出一种跳舞行为，从而告诉其它的蜜蜂蜂巢外面有食物。
早在 2010 年，苏松坤就解剖了跳舞蜜蜂和采集花粉蜜蜂的脑部，通过检测生物胺类的神经递质，发现了跳舞蜜蜂和采集花粉蜜蜂脑部多巴胺水平较高，同时还检测到五羟色胺等生物胺类化学物质。
他说：“当时就觉得比较奇怪。我们的最初目的是研究蜜蜂的跳舞行为。在发现跳舞和采集食物的蜜蜂脑部存在多巴胺之后，我们也检测了不同劳动分工的蜜蜂脑部的生物胺类的神经递质，借此发现了一些差异，但是规律并不明显。”
后来，随着研究的深入，本次论文的共同第一作者赵元洪在实验过程中，把定点采集的蜜蜂个体一个一个标记起来。通过标记，可以监测到每一个个体的采集行为和跳舞表现。另外，赵元洪还把蜜蜂脑部的解剖做得非常漂亮，为研究打下不错的技术基础。
图 | 蜜蜂和花朵（来源：苏松坤教授）
接着，第一作者黄景南对蜜蜂的五种不同状态进行研究，分别是到达食物源、吃饱、回到蜂巢开始跳舞、跳舞结束、以及实验结束后的安静状态。
最开始，该团队想找出蜜蜂脑部里面的哪些分子激发并支撑着跳舞行为。测试之后发现，多巴胺的变化很有规律：蜜蜂开始跳舞时，多巴胺水平升高；蜜蜂结束跳舞时，多巴胺水平降低。另外，在蜜蜂飞向食物源的过程中，多巴胺水平升高；吃饱后，脑部多巴胺水平降低。
后面，课题组一直在猜测，多巴胺是否和跳舞有直接关系？随后，他们通过实验去验证这一假设。之后，又根据多巴胺在高等动物里的一些功能，提出另外一种猜测，即多巴胺和食物欲望有关系。
提出这一假设的原因在于：蜜蜂到达食物源之后，虽然没有跳舞，但是脑部多巴胺也升高了。研究中，课题组也通过隧道实验排除了第一个猜想，于是他们觉得多巴胺可能和食物欲望有更直接的关系。
图 | 苏松坤教授和学生（来源：苏松坤）
以人类为例，多巴胺是一种很重要的神经递质，与生理、心理、行为等息息相关。鉴于此，张曌楠、封王江两位同学进一步聚焦多巴胺的功能。通过查资料，他们发现多巴胺在其他生物体内也非常重要。
针对这个假设，该团队又设计了相应的实验。在论文中，研究一主要展示所发现的现象和规律，研究二和研究三则是来验证这一猜想。
在研究二中，他们通过药物将蜜蜂体内的多巴胺信号阻断，即对多巴胺受体进行抑制，结果发现蜜蜂采集食物的频率变慢了，且每一次采集往返的时间也有所延长。其中，总时间包括飞行时间和待在蜂巢里面的时间，实验结果发现待在巢内的时间延长，而飞行时间没有太大变化，这说明多巴胺拮抗剂使得蜜蜂的采集欲望降低。
在研究三中，为进一步研究多巴胺和食物欲望的关系，课题组设计了饥饿实验，随后发现蜜蜂饥饿到两个小时的时候，多巴胺明显增高；但是到四个小时的时候，多巴胺水平并未升高，有点类似“低血糖”。
这说明蜜蜂和人一样，饥饿的时候寻找食物的欲望也会增加。同时，该团队也通过正向激励进行验证，即通过多巴胺激动剂提高多巴胺的浓度。期间采用了一个研究蜜蜂气味学习记忆的模型，其类似于巴普洛夫的条件反射实验。
（来源：Science）
苏松坤表示，蜜蜂有非常好的气味学习记忆能力，它们的气味学习记忆能力比我们人类要强得多。
在实验中，他们先给蜜蜂一种气味刺激，其实就是一种挥发性的化学物质，然后用糖水触碰它的触角，它的吻和口器就会伸出来。借此他们发现，多巴胺的浓度和信号增强以后，蜜蜂对于食物相关的气味学习记忆能力有所增强，这也让多巴胺与食物欲望的关系得到验证。
4 月 28 日，相关论文以《蜜蜂脑部瞬时激活的多巴胺信号调控食物欲望》（Food Wanting is Mediated by Transient Activation of Dopaminergic Signaling in the Honey Bee Brain）为题，发表在Science上。硕士研究生黄景南、张曌楠、封王江和赵元洪为共同第一作者，苏松坤和法国图卢兹第三大学教授马丁·朱尔法（Martin Giurfa） 教授为通讯作者。
图 | 相关论文（来源：Science）
此外，苏松坤补充称：“蜜蜂跳舞行为试验季节性很明显，一般在 9 月到 12 月，福建的秋季是最适宜开展蜜蜂跳舞行为试验的时间，也就是外界蜜源少、秋高气爽的时候，蜜蜂会很兴奋地去采人工提供的糖水回巢跳舞。”
“对蜜蜂的舞蹈行为很着迷”
2005 年，苏松坤在德国维尔茨堡大学正式开始蜜蜂行为的研究，由于其博士时主要开展蜜蜂分子生物学的研究，他琢磨着把自己蜜蜂分子生物学的经验与德国行为研究的优势结合起来，开始了蜜蜂行为的分子基础研究。在探究蜜蜂跳舞时，他发现蜜蜂脑部一些分子发生了很重要的变化。而本次论文则主要关注行为和神经分子方面，即发现蜜蜂多巴胺激发食物欲望，通过一些药物刺激来进行研究。
即便本次论文已经发表，但是对于分子具体如何工作，目前仍然不知道，而该团队也正进行后续研究。苏松坤说：“跳舞行为相关的试验实际上很难做，因为一年里面大概只有两三个月的黄金时间。在其他时间，蜜蜂对于人工投喂的食物并不总是表现出跳舞行为，这一现象目前仍然无法解释。”
据介绍，苏松坤本科就读于福建农学院蜂学专业，当时阴差阳错以为能去读食品科学（农产品储存与加工），结果通知书上却是蜂学专业。
1993 年 3 月，毕业实习时，他来到浙江农业大学，开始蜜蜂科学相关的研究，做蜂王浆高产蜂种的染色体研究时，他做得很认真很刻苦很执着，这被指导老师陈盛禄教授看在眼里，随后他留在了浙江农业大学，真正开始蜂学的教学研究生涯。
“1993 年 8 月，我到浙江农业大学入职报到，从那个时候开始，就真正地感觉自己这辈子要认认真真做蜜蜂了。”苏松坤表示。
1993-1995 年，他到蜂场进行基层锻炼，养了整整一年多的蜜蜂。他说：“我记得自己在 1994 年一共养了一千多只蜂王，那段时间对我各个方面的帮助都很大，经历了养蜂周年生产的全过程，也是我印象最深刻的一年。夏天，我住在一个废弃的猪圈里面，也就是现在的杭州东站附近，这让我体验到养蜂很辛苦，要养好蜜蜂很不容易。我的运气比较好，1995 年以后，我回到学校，考上硕士，之后又攻读了博士。2000 年，我到意大利交流学习了 100 天，对我英语的帮助还是蛮大的，也让我见识了国际先进水平的现代养蜂技术，开拓了视野。”
其博士课题是中华蜜蜂蜂王浆主蛋白基因的克隆和生物信息学方面的研究。2004 年博士毕业后，经一位德国马普所的朋友司提反·阿尔伯特（Stefan Albert）博士推荐，认识了德国维尔茨堡大学 尤尔根·陶茨（ Jurgen Tautz）教授，Jurgen Tautz 教授对苏松坤博士论文做蜂王浆主蛋白基因的研究很感兴趣，Jurgen Tautz 教授邀请苏松坤博士于 2005 年去德国维尔茨堡大学访问交流，并开展合作研究，该校蜜蜂社会行为研究实验室最早由卡尔·冯·弗里斯（ Karl von Frisch ）的学生兼合作者马丁·林道尔（Martin Lindauer）教授开创，是 1973 年诺贝尔奖获得者。到德国以后，苏松坤主要研究蜜蜂蜂群内不同亚家系的工蜂的劳动分工课题，并开始对蜜蜂行为特别是舞蹈行为很着迷。
他回忆称：“我在德国的时候也是非常的认真，基本上没怎么出去玩过，周末全泡在实验室，着了迷似的地做实验。派出的时候，潘云鹤校长说的话我印象还非常深刻。他说：‘你们除了到国外去学技术、做实验以外，还要跟国外同行建立很好的合作关系，开阔你们的视野和朋友圈。’”
在德国，他结识了本次Science论文的合作者——著名的蜜蜂行为研究华人科学家 澳大利亚国立大学 Shaowu Zhang 教授，回国以后，苏松坤对蜜蜂行为和分子的研究更是一发而不可收，并一直与张教授保持良好的合作研究关系。
（来源：Science）
蜜蜂行为也可启迪人类发展
蜜蜂是非常典型的社会性昆虫，蜜蜂个体离开群体便会无法生存，更不能完成繁衍后代的使命。人类也是社会性生物，所以蜜蜂的很多社会行为，对人类有着很好的启迪作用，例如信息交流、化学通信、飞行导航、蜂群智慧、民主监督、劳动分工、学习记忆、与自然相处的策略等。
“看起来好像很简单，实际上真要深究下去，也是很复杂的。国内农业农村部下属中国农科院蜜蜂研究所，像我们国家这么大，蜜蜂对我们国家特别是粮食安全和生态系统是很重要的。”苏松坤说。
从研究角度来讲，蜜蜂也是研究社会行为和健康的模式生物。不仅如此，蜜蜂的授粉很重要，对于很多农作物果蔬来说，如果没有蜜蜂授粉，产量就会降低很多。据统计，蜜蜂授粉每年为我国增加 3041 亿元的经济价值。在野生生态环境中，通过授粉，蜜蜂还会把一株植物的基因带到另外一株上，从而促进同种植物不同植株间的基因交流，产生更多更好的基因组合后代，提高植物的果实和种子的产量和品质，促进植物的繁荣，为野生动物提供更丰富的食物，提高生物多样性。
尽管蜜蜂确实是很好的经济动物，但是当前社会对蜜蜂的认识也很有限，这可能和科普不够有关系。苏松坤指出：“实际上，将绿化统一都变成草坪，对授粉昆虫来说是不利的。我们国家越来越重视生态文明建设，包括生物多样性和生态环境保护，所以我相信蜜蜂会在我国现代农业发展和生态文明建设中发挥越来越重要的作用，蜜蜂也会为人类健康贡献更多更好的甜蜜和滋养。”
图 | 苏松坤教授和学生（来源：苏松坤）
另据悉，苏松坤也做蜜蜂遗传育种、生物技术、基因编辑的研究，在研究跳舞行为的过程中，他发现一些和采集性状有关的关键分子，需要进一步的验证和功能研究，可能在蜜蜂育种和养蜂生产上会有重要价值。争取尽快做到既“顶天”，又“立地”的效果。
最后，苏松坤总结称，蜜蜂授粉的“月下老人”作用，对农业的生态、增产效果似应刮目相看。蜜蜂对人类非常重要，且不可替代。尽管论文发表在Science，但是苏松坤觉得也只是发现了蜜蜂的一种行为而已。他认为，后续可把蜜蜂作为一种研究多巴胺相关疾病的实验动物，观察多巴胺水平升高或阻断以后的学习记忆、行为健康变化，比起猴子或其他用于做实验的动物，成本要低很多，而且容易获得。他说：“蜜蜂的数量很多，脑部也很容易进行解剖和观察研究，所以我觉得这项研究的重要科学价值还是在这里。”
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支持：大义
参考：Huang, J., Zhang, Z., Feng, W., Zhao, Y., Aldanondo, A., de Brito Sanchez, M. G., ... & Su, S. (2022). Food wanting is mediated by transient activation of dopaminergic signaling in the honey bee brain.Science, 376(6592), 508-512.