“许多人以为蜜蜂蜇刺只是本能，但咱们的研究发明，工蜂实在是‘影象妙手’——它们能于肠道菌群协助下记住伤害旌旗灯号，甚至通报预警信息。”中国农业科学院蜜蜂研究所研究员刘永军告诉《中国科学报》，这项最新研究揭开了社会性虫豸认知秘密的一角。

左为蜜蜂，右为其天敌胡蜂。中国农科院蜜蜂所供图

近日，中国农业科学院蜜蜂研究所资源虫豸掩护立异团队结合中国科学院生态情况研究中央等单元于《天然—通信》上发表了一项冲破性研究，初次展现肠道菌群经由过程调治多巴胺程度，影响西方蜜蜂工蜂于防备历程中形成的讨厌性进修与影象能力。

这项研究不仅为理解蜜蜂社会举动提供了新视角，也为蜜蜂康健养殖及情况掩护提供了潜于运用路径。

保卫蜂的“舍身”本能与“进修”能力

蜜蜂是天然界最主要的传粉虫豸之一，全世界约1/3的农作物依靠蜜蜂授粉，其保存状况直接瓜葛到农业生态安全及生物多样性。于蜂群社会中，工蜂的防备举动是维持群体不变的要害。

于蜂巢进口，保卫蜂时刻警惕着胡蜂、蜘蛛等天敌。一旦发明威逼，它们会伸出螫针蜇刺入侵者，同时开释乙酸异戊酯等报警信息素召唤火伴。这类伸针反映（SER）是蜜蜂的最终防备手腕，但因螫针毗连内脏，工蜂于蜇刺后便会灭亡。伸针反映的“自我捐躯”举动能有用掩护蜂群，是蜜蜂社会性的主要表现。

“这类‘自我捐躯’看似是固定本能，实则布满聪明。”论文配合第一作者、蜜蜂所博士生封王江注释道。防备举动不仅是一种本能，更与进修影象紧密亲密相干。于天然界中，工蜂（特别是巢门保卫蜂）会经由过程负面履历形成“讨厌性进修影象”。例如，当工蜂于采蜜时被捕食者进犯，它们能将特定花朵气息或者颜色与伤害联系关系，将来防止拜候近似区域，从而优化保存计谋。

经由过程巴甫洛夫前提反射试验，该团队成立了举动范式：经由过程电击模仿威逼，可以诱发工蜂的伸针反映；随后练习工蜂将中性气息（如正己醇）与电击配对于。若工蜂学会将气息视为伤害旌旗灯号，仅气息刺激就能触发伸针反映，这反应了其讨厌性进修影象能力。这类能力帮忙蜜蜂矫捷调解防备举动，均衡个别与群体的保存好处。

“就像人类被热水烫事后会避开热水壶，蜜蜂被天敌进犯后，也能记住伤害刺激的气息，将来自动规避。”封王江说，然而，蜜蜂的这类前提反射式的讨厌性影象能力是怎样形成的呢？

“咱们这项研究的初志交融了科学好奇与实际关切。”刘永军说，一方面，蜜蜂是社会举动研究的经典模子，其防备举动存于一个有趣抵牾：工蜂于蜇刺时体现出“舍身赴死”的刚性本能，却能经由过程进修影象矫捷调解进犯计谋。这类可塑性暗地里的神经机制还没有了了。

另外一方面，最近几年来研究发明肠道菌群可经由过程“肠—脑轴”影响宿主举动（如小鼠的焦急、人类的进修能力），但虫豸中相干证据匮乏。

刘永军留意到，遭受农药或者寄生虫的蜂群常同时呈现菌群掉和谐举动异样，这也许能成为研究蜜蜂讨厌性影象能力的冲破口。“咱们好奇蜜蜂的肠道菌群是否也会调控其防备性进修影象，这既能展现社会举动演化机制，又能为蜂群康健治理提供新思绪。”刘永军说。

并且，“蜜蜂肠道菌群仅约10种焦点菌，布局简朴且易在把持，是抱负模子。”封王江比方道，“就像用乐高积木拼装呆板，咱们能清楚追踪单一菌株怎样经由过程代谢物长途调控年夜脑。”该团队从蜂肠道中分散出屎肠球菌及粪肠球菌，这两种肠道非焦点菌可否成为蜜蜂的“影象开关”？一场跨学科互助就此睁开。

多巴胺串起无菌蜜蜂的“肠—脑对于话”

为探究肠道菌群对于蜜蜂防备举动的影响，该团队采用了举动学、PA集团官网代谢组学、微生物定殖及药理学干涉干与等多条理技能协同攻关。

起首，必需解除原有菌群的滋扰。无菌蜜蜂的培育就成为了试验设计的焦点环节，它于试验中饰演着“空缺画布”的脚色。这类非凡的蜜蜂群体为理解微生物与宿主举动瓜葛提供了至关主要的比照组。

该团队经由过程举动学试验比力了正常蜜蜂与无菌蜜蜂的举动差异。成果出人意表：两组蜜蜂对于电击的本能伸针反映无不同，但于气息—电击配对于练习中，无菌蜜蜂的讨厌性进修影象患上分骤降30%。

“这申明肠道菌群不影响防备本能，但专门调控进修可塑性。”论文配合通信作者、中国科学院生态情况研究中央研究员葛源阐发道。进一步代谢组学检测发明，无菌蜜蜂的肠道、血淋巴及年夜脑中多巴胺程度遍及偏低。多巴胺作为古老神经递质，于蜜蜂中卖力协调进修、影象与奖赏举动，与人类体系高度相似。

团队发明，屎肠球菌及粪肠球菌含有酪氨酸脱羧酶基因，能将食品中的酪氨酸及左旋多巴转化为多巴胺。经由过程定殖试验，向无菌蜜蜂零丁增补这两种菌后，其进修影象能力显著恢复。

但不测的是，分外增补外源酪氨酸并未进一步加强效果。“这可能存于‘天花板效应’。”葛源推测，“肠球菌像先给年夜脑打好康健基础，后续养分增补只是锦上添花。”为验证多巴胺的要害作用，团队利用受体按捺剂阻断旌旗灯号通路，蜜蜂的认知缺陷再次呈现，证明了该机制的因果性。

研究用时三年，团队霸占了多项挑战：用3D打印技能研制SER检测装备，实现精准的举动记载；成立无菌蜜蜂模子，需于超净台中手工移植蜂蛹；甚至需检测单脑纳克级多巴胺，堪比“年夜海捞针”。

“多机构协作是要害。”刘永军夸大。中科院生态情况中央提供生态学视角，蜜蜂所及中国农业年夜学孝敬微生物技能，美国加州年夜学欧文分校协助神经举动学引导。“当发明菌群特异性调控蜜蜂的进修影象时，所有团队成员倍感振奋——咱们找到了微生物影响社会举动的新证据。”

为蜂群掩护提供“益生菌方案”

这项结果将肠道菌群晋升为调控蜜蜂社会举动的要害因素，为神经科学及生态学提供了新视角。于理论层面，它证明了“微生物—肠—脑轴”于虫豸中的守旧性：纵然长短焦点肠道菌（如肠球菌），也能经由过程代谢物（如多巴胺）长途调控年夜脑高级功效（进修影象）。“这挑战了传统上仅存眷遗传或者情况因素的举动理论，展现了微生物与宿主共进化的深层接洽。”刘永军说。

此外，“这项研究有望解决养蜂业痛点。”刘永军说，蜂群瓦解综合征（CCD）常陪同工蜂导航能力降落、防备痴钝等问题，据推测，菌群掉调或者是诱因之一。

起首，经由过程饲喂肠球菌益生菌，蜜蜂进修影象能力加强后，可晋升对于病虫害的辨认能力，更高效地遁藏胡蜂等天敌。其次，差别本能机能工蜂（如保卫蜂与收罗蜂）的菌群差异可用在举动调控，优化蜂群布局。将来可开发菌剂加强蜂群抗逆性，替换部门农药利用。

此外，蜜蜂举动与菌群状况可作为情况“晴雨表”。葛源指出，农药污染会致使菌群紊乱及进修能力降落，监测蜜蜂认知程度，能为生态康健提供初期预警。

蜜蜂的“肠—脑轴”机制也为人类脑疾病研究提供了新线索。例如，帕金森病患者多巴胺神经元退化，而本研究显示肠球菌能晋升脑内多巴胺，进而改善宿主的认知能力。“蜜蜂模子简朴高效，合适年夜范围筛选益生菌。”刘永军说，“将来或者可从中发明改善神经退行性疾病的微生物疗法。”

今朝，团队正深切解析菌群代谢物（如短链脂肪酸）怎样影响宿主的神经可塑性，并规划于熊蜂、果蝇、小鼠等物种中验证机制普适性。

相干论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-025-67586-8