对普通人来说，蜂蜜是再寻常不过的食物。但在科学家眼中，打开一罐蜂蜜，就如同打开了一扇通往整个生态系统的大门。
澳大利亚西澳大利亚大学的帕文德·考尔博士指出，蜜蜂是“被动的生物累积器”。蜜蜂采集食物时，其毛茸茸的身体不仅接触花朵中的花粉和花蜜，也与其他植物、昆虫、真菌、病毒等生物互动。这些微小的样本被无意识地带回蜂巢，最终混入蜂蜜中。
借助先进的DNA分析工具，研究人员可从蜂蜜中获取有关蜂群健康状况、蜂群采集区域生物多样性以及环境中的病原体等信息。这些信息不仅可以帮助我们打击食品造假，甚至还能监测气候变化的影响。
蜂蜜基因检测
溯源产地追踪病害
蜂蜜作为一种食品已有数千年历史。西班牙中石器时代的岩画描绘了人类采集野生蜂蜜的情景，3000多年前的赫梯帝国楔形文字石板上也记载有蜂蜜的商业生产。如今，全球蜂蜜年产量约为180万吨，市值高达100亿美元左右。
早在1895年，一位名叫菲斯特的德国化学家通过显微镜观察蜂蜜样本，发现可通过其中的花粉颗粒识别蜂蜜产地，进而诞生了“蜜粉学”，即通过对蜂蜜中花粉的视觉分析，来溯源蜂蜜产地。
蜂蜜的产地通常对其市场价值有显著影响。普通蜂蜜的价格约为每100克25美分，而“单花蜂蜜”（蜜蜂采集单一植物的花蜜酿成的蜂蜜）如麦卢卡蜂蜜的价格则高出普通蜂蜜50倍。这种价格差异给了不良商人造假的动机，他们用廉价蜂蜜来冒充高价蜂蜜，甚至在蜂蜜中掺入米糖蜜或玉米糖浆。
虽然蜜粉学和化学检测可用于检测掺假行为，但它们对非蜂蜜甜味剂却难以识别，因此并未得到广泛的商业化应用。大约20年前，科学家们发现可以通过DNA对蜂蜜进行检测认证，不仅可通过花粉识别蜂蜜的产地，还能分析出产蜜的蜂种，以及混入蜂蜜中的其他物质，故而它已成为如今业内的一项常见技术。
蜂蜜的DNA检测还被用于监测蜂群健康，如检测病原体和寄生虫。瓦螨是对世界养蜂业威胁最大的蜜蜂病虫害，有“蜜蜂杀手”之称。据意大利博洛尼亚大学的卢卡·丰塔内西介绍，瓦螨会啃食蜜蜂的身体，并传播诸如变形翼病毒等传染病，是导致世界各地蜜蜂群落崩溃的元凶之一。目前，瓦螨检测主要依赖繁琐的实地监测，但通过蜂蜜DNA检测来对其进行监测显然更为高效。
应用于蜂蜜和花粉的最常见的DNA认证技术是“DNA条形码”技术，这种方法可在包含混杂遗传物质的样本中识别出具有代表性的DNA片段，以此来鉴定物种及物种间的亲缘关系。不过，“DNA条形码”技术也存在局限性，对于尚未加载到检测系统中的DNA条形码，就无法识别。
于是，宏基因组学（或称下一代测序）应运而生，它可揭示样本中所有的DNA，即所谓的环境DNA（eDNA），并将其与数据库中的已知基因组进行比对。
但宏基因组学同样存在局限性——如果蜂蜜中的物种尚未被测序，就无法识别。然而，随着DNA数据库的不断扩展，蜂蜜的测序数据可以随时与更新后的数据库进行比对。考尔表示：“宏基因组学无疑是未来的发展方向。”
蜜蜂“侦探”
解锁生态和气候密码
DNA检测为蜂蜜和花粉的分析带来了新视野。
2018年，丰塔内西及其团队在分析两份蜂蜜样本时，检测到了蜜蜂及其所处生态环境中的大量DNA信息，包括微生物、病原体、植物和昆虫的遗传物质，甚至还检测到养蜂人的DNA。他觉得，通过一罐蜂蜜就能呈现出蜂群生态系统的全貌。
该研究表明，蜂蜜宏基因组学有着多重潜在应用，例如更深入地监测蜂群健康，帮助解开蜂群崩溃综合征之谜。该综合征影响着商业养蜂，也关系到农业和自然生态中重要的传粉过程。
过去50年，依赖传粉的作物产量增长了三倍，但全球蜜蜂数量仅增加了约45%。蜂群崩溃综合征加剧了这种供需失衡。除瓦螨外，其他因素也可能导致蜂群崩溃，如病原体、杀虫剂及蜂巢微生物群的破坏。来自崩溃蜂群的蜂蜜样本可能帮助研究人员识别蜂群崩溃的主要因素。
宏基因组学还被用于从花粉中提取一些从前难以获取的有用信息。加拿大布鲁克大学的乔纳森·格里菲斯领导的团队收集了蜂粮样本和沾有花粉的蜜蜂，这些蜜蜂来自加拿大蓝莓农场的商业蜂箱。研究人员不仅从中检测到了10种之前未知的蜜蜂病毒，还检测到29种植物病毒，这表明蜜蜂还可为农业病害的发生提供早期预警。
一项构想宏大的计划是，未来可通过蜂蜜进行生物多样性的常规监测，以补充或取代传统的实地采样。丰塔内西指出，传统生物多样性监测方式存在高成本、信息覆盖有限，以及难以到达偏远地区等问题，因此相关数据长期短缺。此外，传统的生物多样性监测几乎无法获取微生物的信息，而这些微生物对生态系统至关重要。
这些问题都可以通过蜜蜂来帮忙解决。一只工蜂每天能进行十余次采集，“拜访”各类栖息地，以采集花蜜、花粉、水和树脂，采集范围可达5公里。而一个蜂群中的工蜂可能多达1.6万只，它们能够收集的信息量远超科学家们的传统采样方法。
“蜜蜂群体是独特的大规模生物监测工具，可为生态系统状态提供洞见。”希腊亚历山大·弗莱明生物医学科学研究中心的索伦·帕塔拉诺说。最近，她和同事对从校园内收集到的蜂蜜样本进行了宏基因组学分析，识别出蜜蜂采集的植物种类、蜜蜂肠道微生物的构成，以及蜂巢中的病原体情况。
虽然蜂蜜宏基因组学还处于早期阶段，但前景广阔。丰塔内西和他的团队建立了一个涵盖过去25年、以意大利为主的蜂蜜样本生物库，以期从中提取尽可能多的信息。例如，通过观察花粉组成的变化来跟踪气候的变化。
科学家更宏伟的愿景是建立一个蜂蜜监测站网络，以填补环境数据的缺口。考尔表示，这是一个非常棒的主意，“希望大家能齐心协力推动它的实现”。
作者：刘琦/编译
文：刘琦/编译图：除注明外均视觉中国编辑：刘琦责任编辑：任荃
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