蜜蜂作為時(shí)間生物學(xué)領(lǐng)域最早的昆蟲模型之一，其生物鐘調(diào)控行為的重要性早在二十世紀(jì)初就受到研究者關(guān)注，包括晝夜節(jié)律與社會(huì)環(huán)境、行為可塑性及任務(wù)分工的關(guān)聯(lián)等。蜜蜂剛羽化時(shí)尚未建立晝夜節(jié)律，其神經(jīng)生物鐘在羽化后持續(xù)發(fā)育。穩(wěn)定的晝夜運(yùn)動(dòng)節(jié)律在成蜂前兩周逐漸形成。

光照是塑造多數(shù)生物晝夜節(jié)律的核心環(huán)境信號(hào)，人工照明的危害正日益凸顯。持續(xù)長(zhǎng)光照導(dǎo)致蜜蜂睡眠減少，更頻繁被巢伴驚醒，且顯著偏好較暗休息區(qū);異常光照會(huì)嚴(yán)重影響蜜蜂等生物的繁殖、生理及節(jié)律;光照減少會(huì)提升蜜蜂脂蛋白儲(chǔ)備，使其呈現(xiàn)類似越冬的生理狀態(tài)。去甲腎上腺素(NE)及其等效物章魚胺(OA)是很多動(dòng)物共有的應(yīng)激相關(guān)神經(jīng)遞質(zhì)。人類中NE對(duì)注意、記憶和執(zhí)行功能等認(rèn)知過(guò)程至關(guān)重要。雖然NE在昆蟲學(xué)習(xí)或應(yīng)激中的作用尚未明確，但其等效物OA已被證實(shí)參與昆蟲應(yīng)激反應(yīng)，并能影響蜜蜂的記憶保留。

該研究旨在揭示光照變化如何影響蜜蜂生物胺代謝、生存及采集能力這一知識(shí)空白。為此中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園(以下簡(jiǎn)稱“版納植物園”)化學(xué)生態(tài)學(xué)研究組與美國(guó)加州大學(xué)開展合作研究。結(jié)果顯示：持續(xù)光照會(huì)顯著提高蜜蜂死亡率并損害嗅覺學(xué)習(xí)記憶能力。持續(xù)光照組的蜜蜂NE濃度始終維持更高水平。在正常光暗周期中人為提升NE濃度，可重現(xiàn)類似的光照應(yīng)激效應(yīng)——生存率下降與認(rèn)知功能受損，從而確證NE在光脅迫中的關(guān)鍵作用。該研究首次揭示NE與章魚胺(OA)類似參與蜜蜂應(yīng)激反應(yīng)與認(rèn)知損傷，為理解人工光照環(huán)境如何影響昆蟲生理行為提供了重要依據(jù)。

相關(guān)研究結(jié)果以Light-induced disruptions elevate norepinephrine and impair cognition in honey bees為題，發(fā)表于國(guó)際昆蟲學(xué)專業(yè)期刊Entomologia Generalis。版納植物園博后顧高營(yíng)為第一作者，董詩(shī)浩研究員、譚墾研究員與美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校James C. Nieh教授為共同通訊作者。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、云南興滇英才支持計(jì)劃、版納植物園“十四五”和版納植物園博士后等項(xiàng)目的聯(lián)合支持。

圖：持續(xù)光照提升蜜蜂腦部去甲腎上腺素(NE)水平，(A1-A7)顯示正常蜜蜂在14/10光暗循環(huán)、持續(xù)黑暗和持續(xù)光照條件下，1天、2天和7天后腦部NE水平。(B-D)展示三種光照條件下蜜蜂腦部NE的晝夜動(dòng)態(tài)。