Nature：利用CRISPR-Cas9基因编辑技术，科学家发现了蜜蜂缺少的营养物质

科学家们通过改造酵母，使其产生通常存在于花粉中的必需营养物质，从而为蜜蜂开发出了一种突破性的超级食物。在对照试验中，用这种特别设计的饮食喂养的蜂群，其幼崽的产生量是原来的15倍，显示出繁殖能力和整体健康状况的显著提高。随着气候变化和现代农业减少了天然花粉的可用性，这一创新可以提供一种实用的方法来支持挣扎中的蜜蜂种群。

由牛津大学领导的一个研究小组开发了一种突破性的食物补充剂，可以帮助扭转蜜蜂数量惊人下降的趋势。

科学家们与皇家植物园邱园、格林威治大学和丹麦技术大学合作，设计了一种模仿蜜蜂通常从花粉中获得的关键营养物质的饮食。

经过测试，喂食这种补充剂的菌落产生的幼崽多出15倍。研究结果发表在《自然》杂志上。

蜜蜂迫切需要适当的营养

蜜蜂以花粉为主要食物来源。它含有一种叫做固醇的必需脂质，对生长发育至关重要。

但气候变化和集约化农业减少了蜜蜂赖以生存的花卉种类。因此，蜜蜂越来越缺少关键的营养物质。

养蜂人经常使用由蛋白质、面粉、糖和油制成的人工花粉替代品。这些食物提供热量，但缺乏蜜蜂所需的固醇，导致蜂群营养不足。

使用工程酵母的实验室制造的溶液

为了填补这一空白，研究人员设计了酵母脂溶耶氏菌，以产生六种必需固醇的精确混合物。

他们将这种酵母添加到蜜蜂的饮食中，并在受控的温室实验中对其进行了三个月的测试。封闭的设置确保蜜蜂只吃实验饲料。

菌落生长得更快，更健康

结果是戏剧性的。与食用标准饲料的群体相比，接受强化饲料的群体产生的到达蛹期的幼虫最多可达15倍。

在整个研究期间，他们还继续饲养后代。没有固醇的菌落在大约90天后停止产卵。

更令人惊讶的是，幼虫的营养成分与自然喂养的蜜蜂的营养成分相匹配，这表明这种补充剂与真实的花粉营养成分非常接近。

科学家表示，这可能会改变游戏规则

资深作者杰拉尔丁·赖特教授（牛津大学生物系）说：“我们的研究展示了我们如何利用合成生物学来解决现实世界的生态挑战。蜜蜂所使用的大多数花粉甾醇在自然条件下无法大量获取，无法进行商业规模的采集，因此不可能制造出一种营养完全的饲料来替代花粉。

该研究的主要作者埃利诺·摩尔博士（当时的牛津大学生物系，现在的代尔夫特理工大学）补充说：“对于蜜蜂来说，富含甾醇的饮食和传统蜜蜂饲料之间的区别，就像人类吃均衡、营养完整的食物和吃缺乏必需营养素（如必需脂肪酸）的食物之间的区别一样。”通过精密发酵，我们现在能够为蜜蜂提供量身定制的饲料，在分子水平上营养完整。

破解蜜蜂营养的密码

为了弄清楚蜜蜂真正需要什么，研究人员分析了蛹和成年蜜蜂的组织。这需要极其精细的实验室工作，包括解剖单个的护工蜜蜂。

他们确定了六种主导蜜蜂生物学的关键甾醇：24-亚甲基胆固醇、油菜甾醇、异焦甾醇、-谷甾醇、胆固醇和去氨甾醇。

CRISPR和酵母使其可扩展

利用CRISPR-Cas9基因编辑技术，该团队对多脂耶氏菌进行了编程，使其能够有效地生产这些甾醇。

之所以选择这种酵母，是因为它可以自然产生脂质，对食品使用是安全的，并且可以扩大规模用于工业生产。最后的补充是通过在生物反应器中培养酵母并将其干燥成粉末制成的。

为什么这对粮食和农业很重要

蜜蜂帮助生产了全球70%以上的主要作物。但它们的种群正面临着来自营养不良、气候变化、寄生虫、疾病和杀虫剂的严重压力。

在美国，近年来每年的蜂群损失在40%到50%之间，到2025年可能高达60%到70%。

这种新的补充剂可以增强蜜蜂的健康，而不会增加对有限野花的竞争。它甚至可能演变成一种完全营养的饲料。

帮助野生蜜蜂

共同作者菲尔·史蒂文森教授（格林威治大学皇家植物园和自然资源研究所）补充说：“蜜蜂是杏仁、苹果和樱桃等作物生产中至关重要的传粉者，因此在一些作物产地大量存在，这可能给有限的野花带来压力。”因此，我们的工程补充剂可以通过减少对有限花粉供应的竞争而使野生蜜蜂物种受益。

养蜂人的潜在突破

丹妮尔·唐尼（非营利性蜜蜂研究项目api m的执行董事，没有参与这项研究）说：“我们依靠蜜蜂为三分之一的食物授粉，然而蜜蜂面临着许多压力。”良好的营养是提高蜜蜂抵御这些威胁的能力的一种方法，在蜜蜂的天然饲料减少的情况下，更全面的饮食补充可能会改变游戏规则。这一关键植物营养素的突破性发现，当被纳入饲料补充剂时，可以让蜜蜂持续繁殖，这对改善蜂群生存的结果具有巨大的潜力，反过来，我们所依赖的养蜂业务是我们的食物生产。

接下来会发生什么

还需要更大规模的实地试验来确认长期效益。如果成功，这种补品将在两年内送到农民手中。

同样的技术也可以用于支持其他传粉媒介或养殖昆虫，为可持续农业开辟新的道路。