在宾夕法尼亚州中部一个温暖的秋日，蜜蜂看起来非常健康，它们在四四方方的木制蜂巢周围嗡嗡作响。

蜜蜂及其授粉的农作物处于危险之中科学家认为解决方案在于昆虫的大脑

ElizabethCapaldi怀疑并非如此。

这位生物学家身穿白色防护服，头戴帽子，戴着手套，伸出一只手，将其中一只昆虫捕获在一个小瓶中，然后将其带回她在巴克内尔大学的实验室，解剖它的大脑。

她的同事大卫·罗夫尼亚克(DavidRovnyak)随后将蜜蜂内脏样本放入一个大金属圆柱体中，并用高频无线电波对其进行照射——这是一种扫描技术，可以揭示其中某些化学物质的含量。

他们的目标是：确定蜜蜂处于压力之下的早期预警信号，以便养蜂人可以在为时已晚之前尝试拯救受威胁的蜂巢。

几十年来，蜜蜂的数量一直在减少，这给依赖昆虫为苹果、杏仁和130种其他水果、坚果和蔬菜作物授粉的农民带来了头痛和更高的成本。2006年，随着一种名为蜂群崩溃失调的神秘新现象的出现，这个问题成为头条新闻，但蜜蜂健康状况的更广泛衰退早在这之前就已经开始，并且一直持续到今天。

在刘易斯堡文科大学研究昆虫行为和神经科学的卡帕尔迪说，原因包括气候变化、杀虫剂和疾病。在糟糕的年份，侮辱的组合可以消灭一半以上的养蜂人蜂群。

“蜜蜂正在受苦，”她说。“所有这些因素结合在一起，为全国的蜜蜂蜂群创造了一个充满压力的环境。”

五六年前，她和巴克内尔大学的化学教授Rovnyak意识到，这个问题可能需要跨学科的解决方案。两人与病毒专家同事玛丽·皮佐诺(MariePizzorno)联手——因为导致昆虫数量减少的一个因素是一种使它们的翅膀变形的病毒。

他们想要确定在蜜蜂表现出任何外在衰退迹象之前几个月在蜜蜂大脑中升高的化学应激指标。

Rovnyak用来检测这些物质的圆柱形设备称为光谱仪，对任何养蜂人或农民来说都是不切实际的。但是一旦研究人员确定哪些化学物质是蜜蜂健康的最佳预测因子，他们就想开发一种可以在现实世界中部署的低成本测试。

成本加倍

每年春天，就在苹果花开始盛开的时候，一辆平板卡车在半夜驶向HollabaughBros.农场，满载着100个蜜蜂蜂箱。

葛底斯堡北部Biglerville农场的助理业务经理EllieHollabaughVranich说，工人们在150英亩的土地上安装了四四方方的容器，生产50多种苹果。

“我们试图在天还黑的时候把它们散开，在蜜蜂醒来之前，”她说。

十年前，农场以每个50美元的价格租用蜂箱。几年前，价格涨到60美元，今年春天涨到100美元，总价10,000美元，她说。

养蜂人列举了各种增加的原因，例如更高的燃料成本和与COVID-19大流行相关的中断。但每年，成本上涨的一个主要因素是许多蜂群无法熬过冬天，这意味着养蜂人必须争先恐后地在生长季节及时培育新的蜂群。

“你不能只在工厂的生产线上制造蜜蜂，”Vranich说。“必须培育它们，并给它们时间来培育新的蜂巢。”

经验丰富的养蜂人，例如Bucknell科学家Capaldi，通常只需观察蜂箱即可判断蜂箱何时开始出现故障。也许这些昆虫并没有长期储存蜂蜜，而是以液态花蜜为生。缺乏育雏是另一个警告信号。

但到那时，可能已经太晚了。

一年前，卡帕尔蒂判断她在巴克内尔的八个蜂巢承受着压力，这可能是因为秋紫苑和一枝黄花产生的花蜜比平时少。于是整个冬天，她都给昆虫的食物补充糖分。

即便如此，只有两个蜂箱幸存下来。

找到罪魁祸首

Bucknell病毒学家Pizzorno说，昆虫遇到麻烦的第一个迹象出现在1980年代，当时从海外引进了一种寄生螨。

相对于蜜蜂的体型，这些被称为Varroadestructor的寄生虫是巨大的。

“这就像在你的身体上长了一个餐盘那么大的蜱虫，”她说。

科学家后来发现，除了直接造成伤害外，寄生虫还会将病毒传播给蜜蜂，使它们的翅膀变形。

卡帕尔迪说，研究人员还证实气候变化会以多种方式影响蜜蜂。早期温暖的天气或不寻常的降雨模式会导致花朵过早开花，并在昆虫寻找花蜜时消失。

“当殖民地成长时，鲜花可能无法获得，”她说。

她说，某些杀虫剂和大规模工业化农业的其他做法也会增加压力。这包括蜜蜂的部署方式，用卡车从一个农场运到另一个农场，在那里它们一次以一种作物为生数天。

在整个1990年代，越来越多的养蜂人报告说他们的一些蜂群无法过冬。然后在2006年，养蜂人发现一些蜂群正在以一种不寻常的方式死亡。蜜蜂并没有死在蜂巢内或蜂巢附近，而是干脆消失了，显然是飞走了，死在了别处。

尽管养蜂人近年来报告的这种蜂群崩溃失调病例较少(部分原因是他们开发了更好的管理技术)，但其原因仍不明朗。卡帕尔迪将自1980年代后期开始的蜜蜂整体衰退背后的许多相同因素归咎于此。

泄密化学品

化学教授Rovnyak说，巴克内尔大学坚固的银光谱仪包含的磁铁比MRI机器中使用的磁铁更强大。为了识别蜜蜂大脑中的代谢化学物质，他将一小块物质放在设备中心的一个小容器中，然后用无线电波击中它，导致各种物质共振，使得它们的相对量可以被测量。

“每个分子都带有一组独特的模式，就像和弦一样，”他说。

在一项研究中，他和其他人发现，感染了畸形翼病毒的蜜蜂大脑中一种叫做脯氨酸的氨基酸水平升高——远在它们表现出疾病的外在迹象之前。

从那以后，科学家们已经确定了其他可能是压力信号的蛋白质片段——可能是因为昆虫正在改变它们的饮食习惯以应对感染——但还需要做更多的工作。

一旦Bucknell研究人员缩小了蜜蜂衰退的最佳化学预测因素，他们希望开发出一种养蜂人可以使用的低成本快速测试。

“如果我们能拿出几美元的东西，那可能会很有吸引力，”Rovnyak说。

他将这种方法比作人类的某些血液测试，例如那些可以在疾病发作前几年识别2型糖尿病代谢迹象的方法。就像患有糖尿病前期的人可以通过改变饮食来抵御疾病一样，养蜂人也可以对昆虫做同样的事情。例如，给他们喂食糖，但比卡帕尔迪去年对巴克内尔殖民地所做的更早。或部署其他已显示出限制蜂群崩溃障碍的策略方面显示出希望的策略，例如治疗螨虫、重新安置蜂巢或更换不同的蜂王。

与此同时，根据非营利组织BeeInformedPartnership的调查，每年冬天都有很大一部分蜂群不断失败——一年30%，下一年40%或50%。目前，育种者已经跟上了对新殖民地的需求。但在某些时候，也许他们不会，Rovnyak说。

“它似乎每隔几年就会变得越来越具有挑战性，”他说。“而且没有迹象表明这会停止。”