近年來，昆蟲種群數量下降問題已引起了公眾與學術界廣泛關注。過去100年，農業生產經曆了從傳統方式向機械化、化學化的巨大轉型。綠色革命通過高產作物、灌溉技術和化肥農藥的大規模使用，顯著提高了產量，但也長期依賴化學農藥，導致環境汙染，並對蜜蜂等傳粉昆蟲造成嚴重威脅。Nature 雜誌第628卷第8007期以“專刊”形式報道了這一全球性議題，彙總分析了來自106項研究或連續生物監測數據集的元數據，評估了曆時16-27年時間跨度的昆蟲豐度變化趨勢。然而，僅憑數量變化並不能充分反映物種的健康狀況。農作物與家畜便是典型例證——盡管數量龐大，卻可能麵臨長期可持續性的危機。此外，昆蟲的長期監測數據往往缺乏統一且可重複的采樣方法，使我們對當前物種狀況的不確定性進一步增加。博物館標本中蘊含的遺傳信息反映了特定曆史時期目標物種及其群體的遺傳信息，為解析近期人類活動對種群的影響提供了寶貴的曆史數據。昆蟲的博物館標本數量遠高於其他類群，這使得昆標本在解析近代人類活動影響中有著巨大的優勢。基於此，必威精装版app西汉姆联 、中國農業大學、丹麥哥本哈根大學與法國巴黎國家曆史博物館等多家單位合作，將目光投向了“時間檔案”——博物館中的百年曆史標本。

從博物館標本中讀取寶貴的曆史信息

研究團隊獲取了46份距今約120年的東方蜜蜂（Apis cerana）標本，並與352份現代樣本進行全基因組比對，樣本覆蓋了東方蜜蜂主要的地理種群（圖1A）。這是目前已知的首個針對非模式昆蟲開展的係統性博物館基因組研究之一。值得一提的是，根據中國國家動物資源中心的記錄，國內能追溯至一個世紀前的東方蜜蜂標本僅有一件，可見其珍稀程度。研究結果顯示，雖然東方蜜蜂的主要譜係在百年間沒有消失，但它們的核心種群遺傳多樣性顯著下降（圖1 B-C）。換句話說，即便種群數量可能穩定，它們的“遺傳健康”卻在悄然惡化。考慮到中部種群是東方蜜蜂大陸支係的遺傳中心，是新亞種和種群的搖籃，是應對未來壓力適應的基礎，其核心種群的基因多樣性下降，意味著蜜蜂應對未來氣候變化和環境壓力的能力可能正在減弱。

“農藥”推動蜜蜂快速進化的隱形力量

研究團隊進一步分析那些在時間上發生顯著等位基因頻率變化的SNP位點時，發現這些基因高度集中在與神經係統功能相關的區域，包括突觸膜、離子通道、乙酰膽堿受體（nAChR）等，這些正是商業化農藥的主要作用靶點。這一發現強烈暗示，過去百年間廣泛使用的農藥，可能已經成為東方蜜蜂基因組發生變化的主要進化驅動力。這意味著蜜蜂正在經曆一場“基因層麵的進化競賽”以適應人類創造的化學世界。

來自馬來西亞的“時間膠囊”

進一步的實驗驗證發現，馬來西亞的現代蜜蜂群體在這些關鍵基因區域中保留了更多“古老”的遺傳特征。它們對農藥的抗性更弱（圖1 D），可能代表了東方蜜蜂的“曆史原型”。通過吡蟲啉暴露實驗發現：來自中國中部的蜜蜂在14天暴露後存活率顯著高於馬來西亞群體。馬來西亞蜜蜂即使在低濃度農藥下也表現出較高死亡率。轉錄組分析進一步揭示，nAChR α1基因的X3轉錄本在中國中部種群中表達顯著降低，而這一變化可能與其抗農藥能力增強密切相關（圖1 E-F）。

這項研究揭示了蜜蜂在百年間的基因變化，同時凸顯了博物館標本在生態與進化研究中的獨特價值。通過曆史DNA分析，我們能夠直接量化遺傳多樣性的變化速率，並評估人類活動對物種的長期影響。研究還發現，像馬來西亞這樣保留祖先特征的現代群體，為理解過去生態狀態提供了“活體對照”，彌補了曆史DNA研究中的空白。這不僅是科學上的突破，也發出了生態警示：核心種群的基因多樣性下降意味著蜜蜂在麵對氣候變化、農藥壓力和棲息地破壞時，適應能力正在減弱。研究團隊呼籲加強對東方蜜蜂及其他傳粉昆蟲的保護，減少農藥使用，並推廣綜合害蟲管理（IPM），以防遺傳多樣性進一步下降。此外，該研究也說明了國際標本交換能夠在地緣政治緊張的後全球化背景下，彌補區域生物多樣性記錄的缺失。

研究成果以“Temporal genomics reveal rapid adaptation to pesticide exposure in Eastern honeybees”為題，近日發表於National Science Review 《國家科學評論》。 中國科學院動物所劉山林研究員為該文第一作者兼通訊作者，丹麥哥本哈根大學Tom Gilbert教授和中國農業大學周欣教授為該文共同通訊作者。必威精装版app西汉姆联 博士後邱立飛、中國農業科學院麻類研究所侯春生研究員、法國國家自然曆史博物館Agnièle Touret Alby、西交利物浦大學唐敏博士、馬來西亞Faezah Msalleh博士等多個團組成員也參與了此項研究。

該研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、必威精装版app西汉姆联 自主項目、丹麥國家研究基金等項目的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf438

圖1：博物館基因組學揭示的蜜蜂基因組變化。（A）現代與曆史蜜蜂樣本的地理分布。曆史樣本的位置以橙色點表示，點的大小表示樣本數量。現代樣本以灰色點表示。由於曆史樣本的經緯度信息不可用，其在地圖上的位置根據標本標簽提供的采集信息，以所在省會或鄉鎮表示。各群體標記如下：AB（阿壩）、BM（波密）、CT（中部）、HN（海南）、ML（馬來西亞）、NE（東北）、KP（克什米爾與巴基斯坦）、QH（青海）、TW（台灣）。（B-C）蜜蜂的遺傳多樣性（基因組雜合度，Y 軸）與基因組測序深度（X 軸）。B包含所有樣本，而C按不同遺傳群體進行分類。曆史樣本和現代樣本按照圖例顏色區分。 (D) 蜜蜂工蜂在暴露於吡蟲啉後的存活情況。（E）nAChR α1 亞型 X3 的基因表達譜。（F）nAChR α1 基因的遺傳變異。SNP 位點用三角形表示，對應其在基因中的位置，並用大小顯示不同時期的等位基因頻率差異。