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蜂巢即免疫系统:蜜蜂如何用“空间化学防御”构筑群体抗病屏障

长期以来,蜜蜂抗病研究多聚焦于个体免疫与行为防御。然而一项新研究提出,蜂群的整体抗病能力在很大程度上由蜂巢本身承担——蜂巢通过精心安排天然材料的空间布局,在发育中的幼虫与储存食物周围构建起多层抗菌屏障,堪称一个“活体免疫系统”。

“蜂巢不仅是蜜蜂的住所,也是它们的工作场所、餐厅和医院,现在我们可以把免疫系统也加入这个清单,”该研究第一作者、悉尼大学博士后研究员Kenya Fernandes博士表示。她同时是2026年新南威尔士州Tall Young Poppy奖获得者。

外围强攻:蜂蜜与蜂胶构成第一道化学防线

研究团队在澳大利亚新南威尔士州Tocal学院的5个蜂场采集了24个蜜蜂蜂群样本,系统分析蜂蜜、花粉、蜂蜡和蜂胶的化学成分与抗菌特性,并检测蜜蜂消化道微生物及其组织与分泌物的抗菌活性。结果显示,抗菌防御最强的区域位于蜂巢最暴露于外部环境的部分。蜂蜜表现出尤为突出的抗菌活性,而蜜蜂用于密封缝隙和开口的蜂胶则提供额外保护。两类材料均含有生物活性化合物:蜂蜜中的过氧化氢,以及蜂胶中被称为类黄酮的植物化学物质。

这一分布具有明确的生态逻辑。蜂蜜与蜂胶位于蜂巢与外界的交界处,直接面对随气流、访花昆虫和水分进入的微生物,因此需要广谱而强效的化学屏障。过氧化氢由蜂蜜中的葡萄糖氧化酶催化产生,可在稀释条件下持续释放;类黄酮则通过破坏细菌细胞膜、干扰能量代谢等多重机制发挥作用。

内部精防:育虫区转向选择性免疫

越深入蜂巢内部,防御策略越趋于精准。在卵和幼虫发育的区域,蜂蜡巢脾、储存的花粉(蜂粮)以及蜜蜂自身产生的物质不再追求广谱杀伤,而是抑制有害细菌与真菌、同时扶持有益微生物群落。“当我们越接近蜂巢中心,抗菌防御就变得越有针对性,蜡脾、储存花粉和蜜蜂自身帮助过滤有害细菌和真菌,同时鼓励有益物种,”Fernandes解释道。

这一发现挑战了将蜂巢材料视为被动容器的传统观点。“我们已经知道蜂蜜、蜂蜡和蜂胶各自具有抗菌特性,但令人惊讶的是,这些材料在蜂巢中的放置并非随机,而是有组织的。蜂巢的抗菌特性协同作用,保护卵和幼虫,以及蜜蜂食用的发酵花粉,”她说。换言之,蜂巢的空间结构本身构成了一套分层免疫架构:外围以强效化学物质拦截入侵者,内部以选择性抑制维持育虫环境的微生物平衡。

景观决定免疫力:健康蜂巢依赖健康生态系统

研究还揭示了蜂群防御能力与周围景观的关联。许多蜂巢材料中的微生物可能源自花蜜,而靠近原生林地的蜂群与靠近农业用地的蜂群在化学防御上存在可测量差异,提示觅食蜜蜂可获得的植物种类会影响其带回蜂巢材料的保护特性。

“这表明健康的蜂巢依赖并受健康生态系统的影响。土地清理和集约化农业可能正在悄然侵蚀蜜蜂的天然防御。这为保护支持健康蜂巢的多样化开花栖息地提供了有力依据,”共同作者、新南威尔士州初级产业与区域发展部(DPIRD)蜜蜂技术专家Elizabeth Frost表示。她进一步指出,瓦螨等直接威胁广为人知,但健康生态系统萎缩带来的间接威胁同样具有多米诺效应:“拥有多样植物物种的景观可以增加蜜蜂抵御疾病的韧性。”

研究还发现,蜂巢防御系统对细菌的整体效果强于对真菌,研究者认为这种不平衡可能反映了某些细菌感染的更大威胁,例如美洲幼虫腐臭病——一种高度传染、可摧毁整个蜂群的疾病。

该研究将蜂巢材料的空间化学防御、微生物来源与景观生态联系起来,提出了一个更宏观的命题:传粉昆虫的健康不仅取决于蜂群内部,也取决于其觅食范围内的植物多样性。Fernandes希望进一步研究澳大利亚本土无刺蜂、蚂蚁和白蚁等同样构建复杂巢穴的社会性昆虫是否具备类似系统。


Journal Reference: “Spatially organized chemical defences shape microbial communities in honey bee colonies” by Kenya E Fernandes, Aviva Levina, Elizabeth A Frost and Dee A Carter, 19 October 2026, ISME Communications. DOI: 10.1093/ismeco/ycag247
Funding: Australian Research Council, New South Wales Bushfire Industry Recovery Package Sector Development Grant
(责任编辑:泉水)