在威斯康辛州麥迪遜市一個悶熱的夏日，傑德·科尚斯基涉水穿過開滿野花的草原。她手裡拿著防蟲網，仔細掃視著色彩繽紛的花朵。她的任務是捕捉並識別居住在那裡的大黃蜂。如果幸運的話，她會發現一個罕見的發現——一種瀕臨滅絕的鏽斑大黃蜂，得名於該物種工蜂和雄性大黃蜂背上的紅棕色斑點。

威斯康辛大學麥迪遜分校綜合生物學博士生科尚斯基仔細地測量了她捕獲的大黃蜂，並剪下一小段腿，這是從這些生物中獲取遺傳物質的常見非致命方法。她從生鏽的大黃蜂身上收集到的每個樣本都將送往猶他州的實驗室，以幫助研究人員揭開對蜜蜂生存至關重要的遺傳秘密。 DNA 分析將幫助科學家估計蜂群的數量，識別這些蜂群內的近親繁殖模式，並了解鏽斑大黃蜂族群的整體遺傳多樣性和健康狀況。

生鏽的大黃蜂曾經在美國東部和加拿大很常見（熊熊據美國魚類和野生動物管理局稱，由於棲息地喪失、殺蟲劑的使用、病原體和氣候變化，二十年來，魚類和野生動物管理局的數量銳減了近 90%。現在，它們只出現在它們以前活動範圍的一小部分，分佈在美國中西部北部和東北部。 2017年，鏽斑成為美國第一個被列為瀕危物種的大黃蜂。

作為對上市的回應，科尚斯基加入了一個科學家網絡，他們開始從其分佈範圍內的生鏽大黃蜂身上收集組織樣本。該倡議始於 2020 年，當時美國魚類和野生動物管理局鏽斑大黃蜂首席生物學家 Tamara Smith 在明尼蘇達州組織了一次與大黃蜂研究人員的會議。他們的目標是：找到有助於拯救該物種的保育工具。 「遺傳學是由此產生的第一個問題 [meeting]，」史密斯說。 “如果我們想繼續使用其他一些有助於保護的工具，我們就需要了解這個物種的情況。”

他們的研究發表在去年春天的《 昆蟲科學雜誌 並提供了對該物種的第一個範圍範圍的遺傳研究。這些發現提供了有助於保護該物種的重要見解，但也引發了對該物種恢復能力的疑問和擔憂。 「從基因上來說，它們的表現並不像我們希望的那樣好，」史密斯說。

研究顯示，即使在蜜蜂似乎盛行的地方，生鏽的大黃蜂群數量也出乎意料地少。科羅拉多州立大學的生態學家、該研究的主要作者約翰·莫拉(John Mola) 表示：「我們已經將中西部北部地區視為該物種的大本營，但我們從遺傳數據中發現，即使在這些大本營內，物種，但它們的種群數量仍然比我們預期的要少得多。

由於只有蜂王才會產生後代，因此大黃蜂的數量是透過蜂群而不是個體來衡量的。每年春天，大黃蜂蜂王從冬眠中醒來，築巢，產下不具有生殖能力的雌性工蜂，負責覓食、哺育幼蟲並保衛巢穴。夏季晚些時候，蜂王轉而生產繁殖個體，包括雄性和新蜂王，這些個體將在第二年形成自己的群體。每個群體可以容納 100 多個個體。因此，即使在一個地區看到幾隻工蜂，它們也可能都來自一兩個大蜂群。

根據這項研究，棲息地很少會帶來重大風險，包括使它們容易因不可預測的事件（例如它們居住的草原火災）而局部滅絕。根據這項研究，土地管理者需要更具策略性地使用規定的燃燒來管理蜜蜂活動範圍內的草原。為了協助這些努力，作為她論文的一部分，科尚斯基正在製定燒傷建議，以平衡草原維護和保護大黃蜂的需求。

研究報告稱，蜂群很少也意味著，即使是從一個地區移除一個蜂王也可能導致當地的滅絕。這項發現對未來的圈養繁殖計畫有明顯的影響。雖然圈養瀕危物種有助於增加其數量、增加遺傳多樣性並促進重新引入，但由於其數量極少，從野外清除生鏽的大黃蜂蜂王是有風險的。儘管如此，史密斯強調，如果制定了協議，該物種的圈養繁殖仍然是一種選擇。 「雖然從族群中剔除女王可能存在風險，但你必須考慮這對物種可能意味著什麼，」她說。她解釋說，由於野外的存活率可能很低，即使圈養的存活率略有提高也可以使繁殖成為可行的選擇。

研究還發現大黃蜂有明顯的近親繁殖跡象，這可能使它們更容易受到疾病和環境變化的影響。遺傳分析顯示，15% 的男性是具有兩組染色體的二倍體。莫拉解釋說，雄性大黃蜂通常是具有一組染色體的單倍體，而雌性大黃蜂是具有兩組染色體的二倍體。蜂王為雌性產下受精卵，為雄性產下未受精卵。然而，他指出，近親繁殖造成的遺傳多樣性不足可能會導致原本是雌性的受精卵發育成二倍體雄性。

儘管在蜜蜂中觀察到的近親程度似乎很高，但研究人員強調，尚不清楚這是否異常。 「知道近親繁殖正在發生很有趣，」美國農業部研究昆蟲學家、高級研究作者喬納森·科赫（Jonathan Koch）說，但是「這值得警惕嗎？因為說實話，我們還不太清楚。

莫拉說，雖然 15% 感覺很重要，但“與其他物種或其他種群相比，我們並不確定，因為儘管知道這是估計熊蜂近親繁殖的好方法，但它並沒有廣泛應用。”

為了查明該比率是否異常，Mola、Koch 及其同事使用 20 世紀 90 年代之前收集的博物館標本來確定蜜蜂數量較高時的近交率。

遺傳分析也發現了三個不同的鏽斑大黃蜂族群－在明尼蘇達州；中西部中部（威斯康辛州、伊利諾州和愛荷華州）；和阿巴拉契亞山脈。科赫說，這是一個重要的發現，而且有些令人驚訝，因為對北美東部其他熊蜂物種的研究發現，不同族群之間幾乎沒有遺傳差異。威斯康辛州自然資源部從事瀕危物種研究的保育生物學家傑伊·沃森 (Jay Watson) 表示，這些知識將影響該物種的管理方式。 「我們不能只在威斯康辛州飼養大黃蜂，然後將它們運送到該地區的其他地方，」他解釋道。

澤爾塞斯無脊椎動物保護協會的高級瀕危物種保育生物學家里奇·哈特菲爾德（Rich Hatfield）並未參與這項研究，他希望所產生的資訊能影響未來可能傷害生鏽大黃蜂的開發項目的批准。他指出，過去一些開發案儘管可能會損害生鏽的大黃蜂群，但還是獲得了批准，根據這項研究，這可能會威脅到該物種的長期生存。他說，我們現在知道該物種的每個群體對於維持遺傳多樣性都很重要。 “在這篇論文發表之前，我們有點揮手並暗示情況可能就是這樣。”

科赫表示，雖然這項研究產生了寶貴的信息來為政策和管理決策提供信息，但這只是第一步。他和同事已經開始使用新的遺傳標記，對生鏽的大黃蜂族群進行更精細的評估，這將有助於確定該物種的衰退持續了多長時間。他們也開始在該物種分佈範圍內的九個地點對該物種進行長期監測，這將有助於更好地了解該物種的人口統計數據如何隨時間變化。

儘管生鏽的大黃蜂已成為傳粉媒介保護的典範，並引起了科學家和公眾的極大興趣，但史密斯指出，該物種仍需要大量幫助。 「根據我們所掌握的信息，我們現在所看到的， [their populations] 要么穩定，要么下降，」她說。 “他們肯定不會上升。”

儘管面臨挑戰，史密斯仍然充滿希望。她看到其他狀況較差的物種在恢復方面取得了重大進展。 「對於瀕危物種的工作，你必須保持樂觀，」她說。