本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
当艾滋病病毒在 20 世纪初的某个时候从黑猩猩传播到人类时，它跨越了数百万年进化的鸿沟。但科学家上周宣布，烟草环斑病毒完成了一次令人难以置信的跃迁。它跨越了一个约 16 亿 年的巨大鸿沟。
这对它的新宿主——蜜蜂来说，可能是一个坏消息，蜜蜂是农作物的媒人，蜂蜜的带来者。这两项服务都是人类永远感激不尽的，而且就前者而言，可能是无法离开的。蜜蜂为我们大多数水果和坚果作物以及许多蔬菜（总共约 90 种）授粉，没有蜜蜂，人类的营养将会匮乏。然而，短缺是我们正在面临的可能性，因为近年来美国的蜜蜂数量一直在下降，原因似乎既多样又难以捉摸。蜂群崩溃失调，不管它叫什么名字，最早在 2006 年被报道，并且已经在全球范围内蔓延。许多病毒、寄生虫和杀虫剂都被牵涉其中，但尚未出现确凿的证据。
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当科学家们研究花粉在传播已知蜜蜂病毒中可能起到的作用时，来自美国和中国的一个科学家团队开始筛选蜜蜂和花粉中各种各样的病毒。令他们惊讶的是，正如他们在 1 月 21 日发表在mBio期刊上的报告中所述，他们发现一种常见的植物病毒——烟草环斑病毒——似乎已经侵染了蜜蜂。这仅仅是一个短暂的过客吗？还是它已经在与通常栖息地截然不同的地方安家落户了？
他们的第一个线索是病毒的基因组。烟草环斑病毒是一种 RNA 病毒。虽然 DNA 作为构建蛋白质的指令的稳定存储库，但 RNA 是将该信息传递到细胞中制造蛋白质的部分的方式。它本质上是短暂的，并在短时间后被回收。因此，RNA 聚合酶（通过复制 DNA 制造 RNA 的酶）不如 DNA 聚合酶（复制 DNA 的酶）那样谨慎。它缺乏 DNA 聚合酶具有的关键校对机制（3'->5' 校对），因此，更有可能犯称为突变的错误。在人类中，这不是问题，因为 RNA 单链的寿命很短，任何错误都会随着它的破坏而结束。
但对于 RNA 病毒来说，它们的遗传信息就是 RNA，极高的 RNA 病毒突变率是进化的强大引擎。它产生了自然选择可以作用的多样性。错误可能很快导致畸形或功能失调的病毒粒子（对病毒来说没什么大不了的）或新的宿主征服（对病毒来说意义重大）。RNA 病毒已经产生了许多“名人”；艾滋病病毒是一种 RNA 病毒，SARS 和流感也是如此。该研究的作者说，RNA 病毒是最有可能导致宿主跳跃病毒或突然获得更高毒力的感染的来源。
尽管如此，跨界传播并非每天都会发生。大多数植物病毒确实依赖以植物为食的昆虫来交换宿主。但实际上很少有病毒会感染这些昆虫。一个例外是弹状病毒科，包括狂犬病病毒的病毒科。长期以来，已知该科中的一些病毒会感染植物和动物宿主。
尽管名为烟草环斑病毒，但除了烟草外，它还感染来自 35 个以上科的许多植物，包括番茄、黄瓜、豆类和许多木本植物。这是一种喜爱植物的病毒，尽管植物肯定不会喜欢它。它会阻碍或杀死植物，并可能在此过程中使叶子变色，形成特征性的环斑图案。
百里烟草（Nicotiana tabacum）上烟草环斑病毒的症状。烟草环斑病毒除了烟草外，还感染许多植物，最严重的是大豆。R.J. Reynolds Tobacco Company Slide Set, R.J. Reynolds Tobacco Company, Bugwood.org。CC by 3.0，通过 IPM Images。点击查看来源和许可。
烟草环斑病毒在植物之间以多种方式传播——该病毒并不挑剔。它可以直接通过受感染的种子传播到下一代。或者，它可以由剑线虫（一种微小的土壤蠕虫，带有刺穿植物汁液的口针）从一种植物传播到另一种植物。任何其他吸食植物汁液或食叶昆虫也可以做到这一点：蚜虫、蓟马、蚱蜢或烟草跳甲，也许还有蜜蜂。蜜蜂可以通过受感染的花粉将病毒传播到新的植物。
这就把我们带回到出现在蜜蜂身上的植物病毒的神秘事件，它是如何到达那里的，以及它可能在做什么。蜜蜂以一些相当亲密的方式处理花粉。它们的身体带电，因此花粉会粘住，但它们也在后腿上携带花粉篮，用来装满花粉团。然后，回到蜂巢后，它们将花粉与蜂蜜和自己的腺体分泌物混合，制成“蜂粮”，它们稍后可能会食用。简而言之，蜜蜂像猪在泔水中一样在花粉中打滚，确保任何有进取心的花粉传播病毒都有手段和动机进行宿主跃迁。然而，病毒是否在新宿主中建立了长期居留权尚不清楚。
科学家们采集了蜜蜂全身的组织样本，以查看病毒是否集中在它们的肠道和唾液腺中，如果它只是路过，那么最有可能出现在那里。他们发现了一些非常不同的东西。病毒似乎根本没有在它们的肠道或唾液腺中复制，并且在那里发现的病毒颗粒非常少。相反，病毒已经扩散到蜜蜂全身，并在它们的翅膀、神经、触角、气管和血液（技术上是血淋巴）中复制得特别好。不祥的是，它似乎特别偏爱神经组织。病毒看起来不像是一个礼貌而不唐突的客人，而更像是撬开了前门锁，洗劫了冰箱和啤酒桶，并打电话开始安装有线电视。
但对蜜蜂来说，消息变得更糟。当科学家们观察螨虫瓦螨内部时，他们发现螨虫的肠道里充满了烟草环斑病毒，瓦螨与蜂群崩溃失调有关，并且以蜜蜂的有害蜱虫状寄生虫为生（如果蜱虫有餐盘那么大）。与蜱虫一样，瓦螨会消耗宿主的能量，并且已知会传播疾病。但与蜜蜂不同，螨虫的烟草环斑病毒感染仅限于它们的肠道，大大降低了病毒捕食蜜蜂寄生虫以及蜜蜂的可能性，从而消除了一线希望。
为了了解病毒本身可能揭示了什么，科学家们比较了来自植物、蜜蜂和螨虫的烟草环斑病毒基因。蜜蜂和螨虫中的病毒密切相关，这意味着螨虫从蜜蜂那里感染了病毒，并且它们都通过共同的祖先感染了病毒——也许是特定的蜜蜂与特定的花粉粒之间的一次不幸的相遇。此外，储存在蜂巢中的蜂花粉——前面提到的“蜂粮”——也被同一菌株污染了。
但是，仅凭蜜蜂体内存在病毒并不能揭示病毒是否造成伤害。因此，科学家们在一年多的时间里对六个强壮的蜂群和四个虚弱的蜂群进行了采样，以查看烟草环斑病毒是否可能对其新的移动家园产生任何有害影响。他们寻找了这种病毒和与蜂群崩溃失调有关的各种其他病毒——其中包括畸形翅病毒 (DWV)、黑蜂王台病毒 (BQCV) 和以色列急性麻痹病毒 (IAPV)。事实上，较高浓度的烟草环斑病毒和这些其他病毒似乎预示着蜂群崩溃。
还有许多未知数。该团队不知道病毒是否可以在没有从花粉频繁重新引入的情况下在蜜蜂中持续存在。他们也不知道蜜蜂是否可以将病毒传播回未受感染的植物。当然，这些可疑病毒是共同导致崩溃的原因，还是某种其他潜在疾病的症状（虚弱的蜜蜂可能更容易感染病毒），或者两者兼而有之，仍然很难说。蜂群崩溃失调的故事仍未完结。
值得反思的是，为什么这次特殊的病毒入侵如此引人注目。一种希望征服任何新宿主的病毒——更不用说与已建立的宿主相隔超过十亿年进化的病毒——必须克服几个重大障碍。它必须遇到新的宿主。它的外壳蛋白必须进化，使其能够进入宿主细胞，尽管改变一个或几个称为氨基酸的蛋白质亚基可能就足以完成这项工作。然后，病毒的基因组必须进化，使其能够逃避其新宿主的免疫系统并劫持其细胞复制机制。最后，病毒必须找到一种从一个新宿主传播到另一个新宿主的方法。这是一个艰巨的任务，而烟草环斑病毒似乎已经完成了这一切，这真是非同寻常。
该研究的作者表示，这是蜜蜂可能被植物病毒污染的花粉感染的第一个证据，但这可能不是第一个，也不会是最后一个。大约 5% 的植物病毒是通过花粉传播的。大多数的遗传物质是什么？RNA。
参考文献
Li J.L., Cornman R.S., Evans J.D., Pettis J.S., Zhao Y., Murphy C., Peng W.J., Wu J., Hamilton M. & Boncristiani H.F. & (2013). Systemic Spread and Propagation of a Plant-Pathogenic Virus in European Honeybees, Apis mellifera, mBio, 5 (1) e00898-13-e00898-13. DOI: 10.1128/mBio.00898-13