在中国科学院西双版纳热带植物园(以下简称版纳植物园)的蜂场里,每天午后,董诗浩都会踱步走向那一排排蜂箱,像探望“老友”般轻轻开箱,观察巢脾上忙碌的蜜蜂。
曾经,这些蜂箱里嗡嗡作响的小生灵,是董诗浩最惧怕的存在。而如今,他已与蜜蜂相伴十余年,成为以重磅成果改写国际蜜蜂行为学认知的科研工作者。
2023年3月,他以第一作者在《科学》发表封面文章,揭示了“幼蜂需向成蜂学习才能掌握通过摇摆舞准确编码食物源信息的能力”。近日,董诗浩团队在《美国国家科学院院刊》(PNAS)发表最新成果,再次颠覆学界对蜜蜂行为的固有认知。
他们发现,蜜蜂摇摆舞并非机械、单向的单向信息传递,而是会根据“观众”的数量与适龄性动态调整舞蹈精度与时长。这一发现不仅深化了对蜜蜂认知能力、社会行为演化的理解,更为动物通讯研究提供了新范式。
董诗浩正在检查蜜蜂。
PNAS论文。
蜜蜂舞蹈也需要观众
蜜蜂的摇摆舞,被誉为动物界最精妙的符号通讯之一。100年前,德国动物学家卡尔·冯·弗里希发现,采集蜂找到蜜源后,会在蜂巢内通过跳8字型摇摆舞的方式,传递蜜源信息。弗里希也因蜜蜂“舞蹈语言”的发现,获得1973年诺贝尔生理学或医学奖。
此后数十年,科学界默认一个结论——蜜蜂舞蹈是一套固定、刻板、单向发送的指令,舞蹈蜂仅根据蜜源信息编码信号,接收者被动接收信号解码信息。
但这项最新发表的研究,彻底打破了这个延续已久的认知。“蜜蜂的舞蹈,从来不是独角戏。”董诗浩说,“它是一场双向、动态、需要反馈的互动演出。”
这项颠覆性的研究发现,源于董诗浩对蜜蜂行为的细致观察。一次做实验时他发现,当蜂巢门口聚集大量蜜蜂形成“蜂毯”时,归巢蜂竟直接在蜂毯上就开始摆动身体。一个关键猜想在他心中浮现——决定蜜蜂跳舞的,或许不是固定的场地,而是“观众”。
当蜂群巢门口形成蜂毯时,回巢蜜蜂在蜂毯上跳舞。
2022年,董诗浩和团队正式开启这项对蜜蜂摇摆舞与“观众”关系的研究。为验证猜想,团队设计了一系列精巧实验。他们用木头制作观察箱,用铁丝网圈定舞蹈区,再用改造过的吸尘器,人为调控观众数量与年龄,精准追踪舞蹈行为。
蜜蜂观察箱示意图。
团队发现,只有当“观众区”的蜜蜂数量达到一定阈值,舞蹈蜂才会专心跳舞,并且其摇摆角度更精准、时长更稳定,信息传递的误差也更小。
更关键的是,当团队尝试用不同日龄的蜜蜂作为“观众”时发现,舞蹈蜂竟能精准识别“有效观众”,即那些具备外出采蜜和解读舞蹈信息能力的成蜂。
“面对刚羽化的幼蜂,哪怕数量再多,舞蹈蜂也只是偶尔跳几下,摇摆精度大幅下降。而且在实验过程中,幼蜂还时不时钻进巢房喝蜂蜜去了,不会围观舞蹈。”董诗浩说,“这就像大学老师给幼儿园小朋友上课,即便台下坐满人,如果观众无法理解讲述的内容,也很难产生有效的互动。”
实验中,团队还捕捉到一个有趣的细节——当“有效观众”稀少时,舞蹈蜂无法专注跳舞,而是需兼顾寻找观众;一旦失去观众,舞蹈蜂会停止舞蹈,在舞池中四处游走、频繁重启,直至找到有观众的地方继续跳舞。
“舞蹈蜂的目的很纯粹,就是要把蜜源信息最大程度地传递出去,没有观众,这份努力就失去了意义。”董诗浩说,语气里满是对蜜蜂的欣赏。“我们一直觉得蜜蜂是有情绪的,这个实验,更印证了这一点。”
中央那只蜜蜂正跳摇摆舞向蜂群传递蜜源信息。
从惧蜂到懂蜂
很少有人知道,如今能徒手打开蜂箱、与蜂群“对话”的董诗浩,曾经最惧怕的就是蜂。
“我手上至今还有小时候被胡蜂蛰后留的疤。”他伸出手,手腕关节处的疤痕清晰可见,“我小时候是过敏体质,只要被蜂蛰到,就会肿得厉害,所以一直躲着蜜蜂走。”
董诗浩与蜜蜂结缘,源自一次“阴差阳错”的选择。
2011年,他从云南农业大学本科毕业后,进入一家生物疫苗公司。每天按部就班的工作,让他感到生活缺乏成长和意义,于是下定决心考研。
2012年,董诗浩考入云南农业大学特种经济动物饲养专业。“选择这个专业本想学点养殖技术回农村搞养殖。”彼时的他还不知道,这个方向的核心研究对象之一,正是他惧怕的蜜蜂。
也正是在研究生面试时,他遇到了科研生涯最重要的引路人——谭垦。
“谭老师是云南农业大学特种经济动物饲养硕士点的导师。当时,或许是觉得我出身农村,踏实能吃苦,有改变命运的决心,面试后结束后,他主动打电话询问我是否愿意和他一起做蜜蜂行为学方面的研究。”因对蜜蜂的恐惧,董诗浩坦言,他曾犹豫过,但出于对动物研究的兴趣,他最终决定加入谭垦课题组。
初入实验室,董诗浩的恐惧丝毫未减。“师兄们做完实验,会直接坐在蜂箱上吃饭,不戴帽子、不戴手套,蜜蜂在身边飞来飞去,他们也毫不在意。”他回忆说,“我当时站在一旁,还是挺害怕的。”
但慢慢相处下来,他发现蜜蜂其实很温顺。“蜜蜂不会随便蛰人,只有当它觉得受到威胁时,才会反击。而且蛰人后,蜜蜂往往会因毒针上有倒钩导致整个毒囊脱落而亡,以此牺牲自己保护蜂群。”这份“牺牲精神”,让董诗浩对蜜蜂的恐惧逐渐转变成了敬畏。
从学生成长为独立研究员,董诗浩始终跟随导师深耕蜜蜂研究。在董诗浩看来,谭垦对他最大的影响,就是遇事镇定和对科研的坚持。
“谭老师36岁读博,61岁发表Science封面论文。他告诉我,做科研不用急,只要踏踏实实干,总有一天会有收获。”董诗浩说。
谭垦(中)和董诗浩(右)。本文图片均由受访者提供
学生时代的董诗浩,可以说是“拼命三郎”。每天早上8点到实验室,看文献、做实验,分析数据,晚上11点才回宿舍,周末和节假日也不休息。
硕士毕业时,尽管没有发表过一篇SCI论文,但他从未动摇过做科研的决心。“做科研就像长跑,不能急于求成,只要一直在牌桌上,就会有打出‘王炸’的一天。”
这份坚持,让他在博士期间迎来重要突破。他作为主要完成人,在PLOS Biology发表论文,首次揭示了蜜蜂具有使用语音报警信号编码胡蜂危险水平和程度的能力。与此同时,也让他彻底爱上了蜜蜂研究。
在董诗浩看来,蜜蜂不仅勤劳,且蜂群充满智慧。他喜欢观察蜜蜂的一举一动,看它们采蜜归来的忙碌、跳摇摆舞时的专注,“跟它们打交道的每一天,都让我觉得科研不枯燥,生活格外充实。”
守护“农业之翼”
2018年,博士毕业的董诗浩进入版纳植物园,并在此工作至今。如今,在版纳植物园的蜂场里,董诗浩养着许多种蜜蜂。从办公室到蜂场,只有几百米的距离,他每天都会去看一看。
“养蜂是个繁琐的活,不同季节有不同的注意事项。”他介绍说,春天是蜜蜂的分蜂期,要经常检查,防止蜜蜂分蜂;夏天胡蜂活跃,需要防止胡蜂捕食蜜蜂;冬天要检查蜂群的粮食是否充足;西方蜜蜂还要定期防治蜂螨,否则会导致整个蜂群覆灭。
在他眼里,这些蜜蜂不仅是科研对象,更是需要呵护的“孩子”。如果有刚羽化的幼蜂掉在地上,飞不起来,就会赶紧用手把它捡起来,放回巢里。
“蜜蜂很渺小,但它们的作用很大,是‘农业之翼’,是全球最重要的传粉昆虫。”董诗浩告诉《中国科学报》
然而,现如今蜜蜂正面临着严重的生存危机——因喷洒的剧毒农药导致蜂群批量死亡;因人为盗取野生蜂蜜导致野生蜜蜂种群濒临灭绝;还有人因对蜜蜂的价值一无所知,对蜂农的放蜂作业进行阻挠,甚至用杀虫剂用火消灭它们。
“早些年,我去云南屏边考察时,一处悬崖上挂满了黑色大蜜蜂的巢穴。现在再去,一群都没有了”董诗浩回忆说。
这份痛心,让董诗浩的科研多了一份责任。“我们现在的研究,虽然是基础理论研究,但也是在为蜜蜂保护打基础。”他表示,这项最新发表的研究,不仅填补了昆虫社会通讯机制的空白,也为科学养蜂、提升农作物授粉率提供了理论支撑。“只有了解蜜蜂的行为,才能更好地保护它们,让它们继续为生态平衡和农业生产做贡献。”
对于未来,董诗浩有清晰的规划,他和团队计划将行为学研究与神经生物学结合,进一步挖掘蜜蜂行为的奥秘,同时也希望推动蜜蜂保护的立法,让野生蜜蜂得到更有效的保护,让养蜂业健康发展。
“每年的5月20日不仅是‘浪漫告白日’,更是世界蜜蜂日,希望更多人关注蜜蜂、保护蜜蜂。地球是所有生命共同的家园,人类只是自然生态中的一员。我们应当尊重生命、守护多样性,与万物和谐共生、共享这片星球。”董诗浩说。
相关论文信息:https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2518687123
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