台灣大學昆蟲學系教授楊恩誠,解開多年來全球蜜蜂大量消失的謎團。和蜜蜂結緣20載的他,曾經歷被叮到差點截肢的危機,也帶領團隊首創成為蜜蜂刺青師,走在台灣相關研究的最前端。
他是楊恩誠,台大昆蟲學系教授,也是台大負責破解蜜蜂消失之謎的研究團隊主持人。四月十四日,他與研究團隊共同發表最新研究成果,首度證實了二十年來讓世界科學家想破頭也找不出證明的假設:拜耳所生產的農藥益達胺(Imidacloprid) ,幾可確定就是讓蜂群消失的元兇。
一度想放棄,父親勸回昆蟲世界
一度想放棄,父親勸回昆蟲世界
打從一九九四年起,全球陸續出現大量蜜蜂消失危機,科學家雖然高度懷疑蜂群消失與益達胺有關,但該藥物對於成蜂的致死劑量是二百ppb(parts per billion,十億分之一濃度),而在各地花粉上測量到的殘留值約莫只有十ppb,所以,無論科學家怎麼樣對成蜂做實驗,都無法證實蜂群消失和益達胺之間的直接關聯。
這個謎題,如今由楊恩誠正式解開;他與團隊的研究結果顯示,由於蜜蜂採蜜,帶回蜂巢的花粉中含有益達胺,導致幼蟲吃下,雖然劑量不高,但足以讓幼蟲長大之後的學習與記憶力變差,最終「迷路」回不了家,客死異鄉。
雖然從小生長在「農藥家庭」,但楊恩誠之前所做的研究和農藥差之甚遠,主要和昆蟲視覺神經生理相關,因緣際會,讓這位天資聰穎、在學生時代就曾締造「三個月拿到碩士學位」紀錄的學者,破解了蜜蜂消失的箇中奧祕。
原本,楊恩誠差一點就走上與昆蟲無關的道路。大學聯考時,他的分數剛好能夠填上中興大學昆蟲學系,「但當時很多人都認為,昆蟲系讀完不知道能做什麼,恐怕沒出路,所以一度非常猶豫要不要放棄。」把他勸回昆蟲世界的,就是父親,「他只跟我說,去讀,這絕對是對人類有用的專業。」
與蜂共舞二十載,時刻繃緊神經
與蜂共舞二十載,時刻繃緊神經
大學畢業後,他又開台灣相關研究之先,一九九○年毅然決然跑到以昆蟲視覺研究聞名的澳洲國立大學攻讀碩、博士,一待就是六年,這個階段,是楊恩誠與蜜蜂密切連結的起點。
攻讀學位的過程中,他的研究重點之一就是蜜蜂的視覺神經機制,為了這項研究,他幾乎送上一條手臂。
「是在一九九六年吧!有一次,蜂箱位置不知被誰移動了,我在沒穿防護衣的情況下走到了蜂箱附近……,」結果,一群黑壓壓的蜜蜂衝出箱外凶猛攻擊,即使楊恩誠逃得夠快,左手前臂仍然被叮了好幾個傷口。
「清洗傷口後本以為沒事了,卻在第三天發現自己發燒、呼吸困難,送急診時,醫生說我的手已經感染蜂窩性組織炎,引發敗血症,如果繼續擴散到上肢,恐有截肢的可能。」楊恩誠說。
在醫院待了三天,頻頻施打抗生素,總算讓病情穩定下來;楊恩誠說,這一次的「截肢危機」,某種程度也成了他日後研究蜜蜂消失之謎的重要一課,「做研究,很難避免被蜜蜂叮咬,但是每逢學生被叮咬,我就會繃緊神經啊!如果持續有腫脹的情況,二話不說立即送醫。」有一次,他的研究生被蜜蜂叮到,引發過敏性休克,當下坐救護車送醫,「從此以後,我就叫她別碰蜜蜂了。」
一九九九年,楊恩誠從澳洲念完博士回國,意外接到就讀中興大學時期的恩師孫志寧找他去教「農藥學」,「我懂昆蟲,但不太懂農藥,只好硬著頭皮在短時間內把最新的農藥知識消化吸收。」他說,當時因為壓力極大,甚至被醫生診斷患有恐慌症,經常出現呼吸困難症狀,「但也幸好有那一段經驗,否則直到今天,我可能連益達胺是什麼也不知道。」
熟蜜蜂、懂農藥,於是,當○八年台大前校長李嗣涔認為台灣不該在蜜蜂消失的議題上缺席,找來五位跨領域學者組成團隊進行研究時,楊恩誠自然成為團隊重要成員之一。不過,一連串的挫折,才正要開始。
殘留值十ppb,這個數字讓他想破頭
殘留值十ppb,這個數字讓他想破頭
雖然是在○八年接下研究計畫,但事實上,早在二○○○年「聽說」蜜蜂消失與益達胺有關,但全球科學家苦無證據之時,與蜜蜂朝夕相處的楊恩誠,已經開始思考種種可能:「十ppb,這個殘留值的數字,一直在我腦袋裡轉啊轉的,從有頭髮轉到沒頭髮啦!」楊恩誠笑道。
在接下研究案前,他已大膽假設,「實驗對象不該是成蜂,而是幼蟲。」楊恩誠說,這和七、八年前與宜蘭大學生物技術與動物科學系教授陳裕文合作的研究有關。當時,農民發現蜂巢附近有化蛹的蜜蜂變黑、死掉,被其他蜜蜂拖出來丟掉,陳裕文研判,導致蜜蜂無法羽化的原因,極可能就是某種農藥。
也因此,雖然成蜂不會因農藥死亡,但是蜂巢內的幼蟲可能會。將兩個實驗結果結合,「我就想到若十ppb能影響蜜蜂,那可能是被帶回去蜂巢內給幼蟲吃,而致死。」楊恩誠說。
可惜,這個假設很快地就給楊恩誠帶來了巨大挫敗。他回憶,一開始雖然信心滿滿,在幼蟲僅四天的生長期中,餵食不同濃度的益達胺,但楊恩誠驚訝發現,就算餵食到比十ppb高五十倍的農藥濃度,幼蟲也同樣「白白胖胖」的,化蛹、羽化的機率並未減少。「當原先的假設破滅,負責執行的研究生都快哭了。」他說。
專攻昆蟲神經學的楊恩誠,很快想到另一招,透過行為實驗,測試長大後的蜜蜂是否變笨。只不過,觀察「致死率」容易,觀察「變笨率」的難度顯然就會高出許多:怎樣才算變笨?找不到路、回不了家?要回答這些問題,前提就是必須對每一隻蜜蜂的行為進行長期綿密的監測。
要監測每一隻蜜蜂,是一個大工程。台大生物產業機電工程系教授江昭皚,和楊恩誠是結識多年的好朋友,一講到研究,兩人的話匣子就停不下來,幾乎天天在Skype上熱線,被戲稱為「江楊大盜」,而這兩位「江楊大盜」,果然共同解決了關於監測的難題。
有一次,當楊恩誠如常與江昭皚在線上聊天,談及江早些年獨步全球的果實蠅監測系統,楊恩誠突發奇想,認為可以考慮應用在蜜蜂上面,果然解決了當時苦無監測蜜蜂出入蜂巢方法的難題。
觀察蜜蜂,即使穿上防護衣,仍有被叮咬的可能。
研究團隊在蜜蜂背上貼上標籤,以利追蹤。
4月14日,台大舉辦記者會,公開蜜蜂消失的研究成果。(圖片/UDN.COM)
盡了人事,作研究還得看天公臉色
盡了人事,作研究還得看天公臉色
除了解決蜜蜂「是否回到家」的監測問題,如何追蹤蜜蜂的回家路線,也是研究的一大難度。由於家住新北市三峽,楊恩誠每天需要長時間開車通勤,就在一次的開車途中,他突然想到國外有類似悠遊卡RFID(無線射頻辨識系統)的技術,可以雷射雕刻出號碼、圖騰。於是他再次借重好友江昭皚的影像辨識技術,買來要價數十萬元的雷射雕刻機,和研究團隊一同化身為刺青師傅,先將蜜蜂凍昏,再幫牠們手動「除毛」,尾部塗白、刺上不同編號,打造全球獨創「有刺青的蜜蜂」。
有了完整的監測方式,算是盡了人事,接下來,還得「聽天命」。「我們研究蜜蜂,要看天公臉色。冬天太冷,蜜蜂不願意出來;夏天如果遇到下雨,研究也沒辦法進行。」做蜜蜂研究的箇中艱辛,楊恩誠比誰都能體會,經過長期觀察,讓楊恩誠從「有頭髮想到沒頭髮」的問題總算有解:只要十ppb,蜜蜂的記憶和學習能力就會受損,進而導致蜜蜂無法返巢、蜂群消失。
雖然父母親相繼辭世,無緣看到自己的研究成果,但是他們開明的教養方式,影響楊恩誠甚深,同樣的方式,也應用在自己的孩子以及學生的身上,給他們極大的自主權,但在需要的時刻,也會給予意見。
「老師不會直接給我們答案,都要自己去想。」楊恩誠指導的研究生張又文說,跟著他做研究,可以很自由、有彈性,但也需要主動積極的態度,遇到問題,自發性向老師尋求協助,才能不停地進步。
「農藥如果真的不小心殺了益蟲,就要很小心,這是一個環境議題。」楊恩誠認為,這次的研究成果,不只國外媒體大幅報導引用,也讓國內注意到人為破壞生態的問題,不過仍需要更多研究強化益達胺影響蜜蜂的具體事證,特別是台灣目前相關研究甚少,加上公部門長久以來對此議題的忽略,讓他也擔憂,一四年年底計畫結束後,後續的研究經費,恐怕不易取得。
快人快語的楊恩誠,言談中雖不避諱對台灣農業官方單位的擔憂,但也直言,作為學者,他也只能盡力研究,深化專業。
熱愛蜜蜂的楊恩誠,目前正在土耳其參加世界蜜蜂年會,期待能把下一次主辦權帶回台灣,讓這個國際性的議題,被更多人理解與關心。
楊恩誠
出生:1965年
現職:台灣大學昆蟲學系教授
經歷:中興大學昆蟲學系副教授
學歷:澳洲國立大學生物科學研究所、中興大學昆蟲學系
家庭:已婚,育有一子
益達胺
由知名藥廠拜耳生產的類尼古丁農藥,出口到120個以上的國家,是拜耳最暢銷的殺蟲劑。特性是溶於水,作用於神經系統,通常施用在玉米、向日葵和油菜的種子上。
農藥,讓蜜蜂變笨了!——解開蜂群消失之謎
1.蜜蜂採蜜時,把花粉上殘留的益達胺帶回蜂巢。
2.在蜂巢內的幼蟲,吃了含有益達胺的花粉,學習記憶能力受損。
3.幼蟲化蛹出來後,成為工蜂,出去採蜜,便失去方向感,找不到回家的路。
4.數以百萬計的空巢出現,蜂群崩解消失。