蚯蚓是土壤中數(shù)量最龐大的動物之一，而一些以土地為生的農(nóng)民說，他們已經(jīng)“好幾年看不見蚯蚓了”。

西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院教授呂陳生從2019年開始研究蚯蚓。令他驚訝的是，怪象在調(diào)查途中逐個涌現(xiàn)：幾乎所有受訪農(nóng)民都向他反映，田間的蚯蚓“一年比一年少見”；重慶周邊一家蚯蚓養(yǎng)殖場老板說，過去幾年，蚯蚓的繁殖“一直有些問題”；而在云南貴州等地，蚯蚓在平坦地區(qū)愈發(fā)罕見，捕捉野生蚯蚓制作中藥材的人需要上山去搜尋蚯蚓的蹤跡。

蚯蚓的消失似乎是一種隱秘卻普遍的趨勢。對此抱以擔(dān)憂的科學(xué)家不止呂陳生，2023年，英國鳥類學(xué)信托基金會和劍橋大學(xué)的一項研究發(fā)現(xiàn)，過去25年間，英國土壤中蚯蚓的種群數(shù)量減少了1/3以上。

與蚯蚓種群面臨同樣生存威脅的，還有鳥、蜜蜂和青蛙。

呂陳生的研究旨在證明，農(nóng)藥—特別是新煙堿類殺蟲劑的廣泛濫用是對這些生物構(gòu)成威脅的主要因素之一。

早在2012年，呂陳生在哈佛大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院任教期間，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)新煙堿類殺蟲劑暴露是致使蜂群崩潰癥候群的可能影響路徑。論文發(fā)表后引發(fā)廣泛轟動，并促成公眾對蜜蜂生存狀況的熱切關(guān)注。授粉昆蟲對于生態(tài)健康和糧食安全意義重大，隨著更多科學(xué)證據(jù)的涌現(xiàn)，2014年歐洲議會決議，永久禁止噻蟲胺等三種最常用的新煙堿類殺蟲劑在歐盟成員國使用。

農(nóng)用化學(xué)品污染已被確定是導(dǎo)致昆蟲，特別是授粉昆蟲數(shù)量下降的主要因素之一。然而，圍繞農(nóng)用化學(xué)品的審批與管理，科學(xué)、產(chǎn)業(yè)與監(jiān)管部門的漫長博弈從未停止。生態(tài)健康、食品安全與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的利益天平究竟應(yīng)該如何平衡？它已非純粹的科學(xué)課題，還關(guān)乎政治、經(jīng)濟(jì)和人性。

蜜蜂的出走

2006年10月，美國佛羅里達(dá)州。58歲的養(yǎng)蜂人哈肯伯格如往年一樣，把400個蜂箱放置在田間，讓蜜蜂們自由采集周圍巴西胡椒木的花朵蜜粉。一個月之后，哈肯伯格返回這里，卻震驚地發(fā)現(xiàn)，其中364個蜂箱空空如也。幼蟲和蟲蛹孤零零留在蜂箱中，其余成年蜜蜂似乎在一夜之間決定放棄他們的巢穴和幼崽，消失了。

空蕩的蜂巢，“就像一座鬼城”。哈肯伯格對媒體說。

蜜蜂是一種群體生活的昆蟲。當(dāng)冬天來臨，它們會在蜂巢下層抱成一個蜂球，振動翅膀產(chǎn)生熱量，保護(hù)蜂王和蜂卵。當(dāng)天氣愈來愈寒冷，蜂球會像洋蔥一樣層層剝落，處于外層的年長蜜蜂最先消耗殆盡，飛出蜂巢，在附近死去，當(dāng)春天來臨，幸存的蜜蜂會成為蜂群主力，繼續(xù)工作。

而就是這么一種秩序嚴(yán)謹(jǐn)、鞠躬盡瘁的集體生物，竟然放棄了蜂巢、集體出走——哈肯伯格自12歲開始養(yǎng)蜜蜂，他幾乎從未見過這種怪象。一般情況下，蜂群如果染病死去，尸體會聚集在蜂巢底部，而在這364個蜂巢中，他并未發(fā)現(xiàn)死去蜜蜂的尸體。瞬間，蜜蜂的出走成為全球矚目的焦點(diǎn)，勾起人們的好奇與擔(dān)憂。

次年，美國科學(xué)家成立專門研究工作組，并將這種現(xiàn)象命名為“蜂群崩壞癥候群”。

當(dāng)時，呂陳生在哈佛大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院任教，蜂群崩壞癥候群同樣引起了他的好奇。呂陳生從碩士階段開始關(guān)注職業(yè)安全與衛(wèi)生，研究農(nóng)藥暴露對果園工人構(gòu)成的健康風(fēng)險。博士、博士后階段，他的研究路徑始終與農(nóng)藥有關(guān)。看見“蜂群崩壞癥候群”，他心中涌出一個大膽的假想：蜂群的失常，會不會和農(nóng)藥有關(guān)？

時間線是吻合的。蜂群崩壞癥候群在美國大規(guī)模爆發(fā)的時間節(jié)點(diǎn)，恰好在一種叫做“吡蟲啉”的新型殺蟲劑廣泛應(yīng)用之后。吡蟲啉于2003年開始生產(chǎn)、使用，兩年之內(nèi)，美國種植轉(zhuǎn)基因玉米和黃豆的農(nóng)田普遍開始施用吡蟲啉。又過了一年，蜂群崩壞癥候群爆發(fā)了。

這其中應(yīng)該存在某些聯(lián)系，呂陳生猜想。

他驗(yàn)證了自己最初的猜想，驗(yàn)證了新煙堿類殺蟲劑與蜜蜂出走之間的隱秘關(guān)聯(lián)。

2010年春天，在哈佛大學(xué)資助下，呂陳生啟動了蜜蜂實(shí)驗(yàn)。他與研究團(tuán)隊在4個家庭的后院分別放置了5個蜂箱，夏天，他們給每個后院中的4個蜂箱喂食從被農(nóng)藥污染的農(nóng)作物中收集的糖漿，另一個蜂箱則完全不接觸農(nóng)藥。

冬天來了。起初，什么都沒有發(fā)生，呂陳生沮喪地對合作的養(yǎng)蜂人說：“我的猜想大概是錯的。”

臨近年末的時候，一處養(yǎng)蜂點(diǎn)的人家觀察到了些許異樣。一天，他們從廚房看見，“烏泱泱一片蜜蜂，從蜂箱飛走了”。

又過了兩周，一共16個喂食含農(nóng)藥糖漿的蜂箱，15個變得空空蕩蕩。而其余4個對照組蜂巢，3個安穩(wěn)度過了冬天，另一個發(fā)生了大量蜜蜂死亡，但部分蜜蜂尸體依然殘留在蜂箱中，并未消失。

蜂群崩潰癥候群在呂陳生的實(shí)驗(yàn)中發(fā)生了。他驗(yàn)證了自己最初的猜想，驗(yàn)證了新煙堿類殺蟲劑與蜜蜂出走之間的隱秘關(guān)聯(lián)。

鮮艷的種子

新煙堿類殺蟲劑作用于昆蟲的乙酰膽堿酯酶，其毒理機(jī)制是通過干擾昆蟲的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，使其麻痹死亡。農(nóng)藥公司稱，新煙堿類殺蟲劑只針對昆蟲，不會對哺乳動物構(gòu)成威脅，因此“十分安全”。自2000年投入使用以來，新煙堿類殺蟲劑在農(nóng)藥市場中攻城略地，如今已經(jīng)是全球市場份額最大的殺蟲劑品類，近年來全球銷量保持在30億美元以上。

然而，在從事農(nóng)藥研究將近35年的呂陳生看來，新煙堿類殺蟲劑“是一種非?？膳碌霓r(nóng)藥”。

新煙堿類殺蟲劑具有良好的內(nèi)吸性。這意味著，無論被施用在作物的哪一部位，新煙堿類殺蟲劑都可以被植物吸收進(jìn)體內(nèi)，隨著植株體液的內(nèi)部循環(huán)，傳導(dǎo)至植株的各個部位。

如今一種普遍的施用方法是“種子包衣”。呂陳生說，當(dāng)下主流先進(jìn)國家的農(nóng)貿(mào)市場上，種子大都是五彩繽紛的，而這些艷麗的顏色就是裹在種子之外的農(nóng)藥涂層。在植物保護(hù)的立場上，種子包衣的確是一種先進(jìn)的保護(hù)技術(shù)，“無論植物生長的哪個階段，害蟲只要咬一口，就會被葉子和果實(shí)中殘留的農(nóng)藥殺死”。它保證了種子的發(fā)芽率，極大程度上有利于農(nóng)戶的利益，因此成為農(nóng)貿(mào)市場的主流選擇。

但是從公共衛(wèi)生與環(huán)境保護(hù)的角度來說，“這是一個最糟糕的技術(shù)，它致使所有的農(nóng)產(chǎn)品都可能存在一定的農(nóng)藥殘留”。

包衣種子對環(huán)境造成農(nóng)藥污染，土壤首當(dāng)其沖。因此，2019年，呂陳生的研究重心“非常科學(xué)地”從蜜蜂轉(zhuǎn)移至蚯蚓。他再次猜想，殘留在土壤中的農(nóng)藥會不會對蚯蚓的種群健康構(gòu)成消極影響？

研究歷時5年，成果于今年在環(huán)境領(lǐng)域期刊《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)快報》上發(fā)表。實(shí)驗(yàn)中，研究小組將一組幼年蚯蚓暴露于新煙堿類殺蟲劑以及新煙堿類殺蟲劑和苯醚甲環(huán)唑殺菌劑的組合中，濃度模仿了農(nóng)藥包衣處理過的種子殘留在土壤中的濃度。30天后，所有蚯蚓都活了下來，但暴露在單一新煙堿類殺蟲劑處理過的土壤中的蚯蚓，比對照組蚯蚓體重減輕了30%至80%。

這項研究的意義在于，建立了蚯蚓種群密度減少與土壤農(nóng)藥殘留之間的聯(lián)系?！叭绻覀冏屵@些蚯蚓一直居住在農(nóng)藥暴露的土壤中，它們最終大概會因?yàn)榘l(fā)育不良而死亡。”呂陳生說。

他們還在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，新煙堿類殺蟲劑和三唑類殺菌劑均會對蚯蚓的線粒體DNA產(chǎn)生明顯的毒性影響——在2020年的另一次實(shí)驗(yàn)中，呂陳生團(tuán)隊曾在蜜蜂中發(fā)現(xiàn)類似的損傷結(jié)果。

線粒體是一種存在于大多數(shù)真核細(xì)胞中的細(xì)胞器，它是每個細(xì)胞的小電池，為細(xì)胞的生存和工作提供能量，還參與諸如細(xì)胞分化、細(xì)胞信息傳遞和細(xì)胞凋亡等作用過程。令科學(xué)家憂心的是，線粒體缺乏自我修復(fù)機(jī)制，且其遺傳系統(tǒng)經(jīng)母系遺傳：“農(nóng)藥暴露對生物線粒體的損傷是否具有遺傳毒性？這是個可怕的猜想，我們需要去驗(yàn)證。”

蚯蚓實(shí)驗(yàn)還在繼續(xù)。未來幾年，呂陳生和研究團(tuán)隊計劃繼續(xù)在干凈的土壤中培育這些曾暴露于農(nóng)藥中的蚯蚓，觀察它們的第二代、第三代，是否會遺傳第一代的線粒體DNA損傷，以評估農(nóng)藥的遺傳毒性現(xiàn)象。

已有研究發(fā)現(xiàn)，人類線粒體DNA與蜜蜂、蚯蚓高度近似。如果新煙堿類殺蟲劑會損傷蜜蜂和蚯蚓的線粒體DNA，并存在一定的遺傳毒性，那么人類又會如何呢？

劑量與毒性

過去幾十年，農(nóng)藥法規(guī)在批準(zhǔn)與禁止之間循環(huán)往復(fù)。往往一款新農(nóng)藥獲批上市后不久，就被發(fā)現(xiàn)其對非靶向昆蟲和野生傳粉媒介存在負(fù)面影響，隨后禁令頒布、新一輪農(nóng)藥研發(fā)啟動。

“這是一種惡性循環(huán)。為什么我們一定要花20年、30年發(fā)現(xiàn)農(nóng)藥的害處？為什么不能把這個過程縮短至五六年？”他說。

如今，越來越多的環(huán)境毒理學(xué)家正在反對“劑量決定毒性”這一說法。

2023年，來自美國、巴西、英國、比利時的14名科學(xué)家在《生物科學(xué)》雜志上聯(lián)名撰文呼吁，當(dāng)下陷入惡性循環(huán)的農(nóng)藥審批程序亟需改革。他們稱，現(xiàn)行的農(nóng)藥毒理測試更側(cè)重于短期暴露的致死率，而并未評估農(nóng)藥暴露對傳粉昆蟲的慢性或亞致死效應(yīng)，然而，“已經(jīng)有充足的證據(jù)證明，農(nóng)用化學(xué)品對傳粉媒介的毒性會隨著暴露時間的延長而增加”。

如今，越來越多的環(huán)境毒理學(xué)家正在反對“劑量決定毒性”這一說法。

呂陳生說，“劑量決定毒性”有它的具體語境，并非普遍適用的黃金標(biāo)準(zhǔn)。這句話的來源最早需要追溯至約500年前，一名瑞士醫(yī)生使用砒霜去醫(yī)治病人，被醫(yī)院同僚質(zhì)疑。因此這名醫(yī)生安撫人們稱，只要不超過一定劑量，即使劇毒如砒霜，對人體也是安全的。

但“安全劑量”究竟是什么？呂陳生說，至少對于農(nóng)用化學(xué)品來說，科學(xué)研究并未確切掌握。

一直以來，評估農(nóng)藥等農(nóng)用化學(xué)品急性毒性和環(huán)境安全實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，是毒理學(xué)家J.W. Trevan于1927年提出的“半數(shù)致死劑量”。它指的是，在72小時的實(shí)驗(yàn)里，暴露在這個劑量中，50%的生物體會死亡。如今官方制定的“每日安全攝入標(biāo)準(zhǔn)”，一般是“半數(shù)致死劑量”除以一千倍、一萬倍以后的結(jié)果。

“如果把實(shí)驗(yàn)的72小時變?yōu)?0天、60天或3年、5年，甚至更長時間，看下一代的毒性作用會如何顯現(xiàn)？目前相關(guān)研究很不充分?！眳侮惿f。

何況，在廣泛的農(nóng)業(yè)實(shí)踐中，由于耐藥性危機(jī)的加劇，農(nóng)藥的實(shí)際使用量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出理論標(biāo)準(zhǔn)的。

這又是一種無可挽回的惡性循環(huán)。人們長時間、不受限制地大劑量施用農(nóng)藥，使得農(nóng)作物病蟲草害對農(nóng)藥產(chǎn)生了嚴(yán)重抗性，極大降低了農(nóng)藥施用的有效性。于是，農(nóng)民會加大農(nóng)藥施用頻次和劑量去強(qiáng)化防治效果，從而陷入“農(nóng)作物病蟲草害抗性加劇、農(nóng)藥施用量增長”的惡性循環(huán)。

人們對農(nóng)藥淡然處之的態(tài)度令呂陳生擔(dān)憂。他希望人們充分了解農(nóng)藥對健康和環(huán)境的毒性，以更審慎的態(tài)度對待農(nóng)藥。至少，農(nóng)藥不應(yīng)該被作為一種預(yù)防藥品施用：一畝田發(fā)生了蟲害，不能因此就給其余99畝都噴上農(nóng)藥；一些玉米種子會遭遇病蟲害，不能就此給所有種子都包上農(nóng)藥。

盡管相關(guān)研究的不確定性和未知性亟待進(jìn)一步消除，但蜂群的崩潰和蚯蚓的消失已然成為一記警鐘。