Учени от Тексаския университет в Остин съобщават в списание Science, че са разработили нова стратегия за защита на медоносните пчели от смъртоносна тенденция, известна като колапс на колонии: генетично модифицирани щамове на бактерии.

защита

Все по-голям брой пчелни семейства в САЩ наблюдават намаляването на възрастните си пчели. Според национално проучване пчеларите са загубили близо 40% от своите пчелни семейства през миналата зима, най-високият процент от началото на проучването преди 13 години.

Проектираните бактерии живеят в червата на медоносните пчели и действат като биологични фабрики, изпомпвайки лекарства, предпазващи пчелите срещу две основни причини за колапс на колониите: акари Varroa и вирус на деформирани крила. Изследователите смятат, че техният метод може един ден да се увеличи за селскостопанска употреба, тъй като инженерните бактерии са лесни за отглеждане, инокулирането на пчелите е лесно и е малко вероятно инженерните бактерии да се разпространят отвъд пчелите.

„Това има пряко отражение върху здравето на пчелите“, каза Нанси Моран, професор по интегративна биология и основен изследовател на изследването.

„Това е първият път, когато някой подобрява здравето на пчелите чрез генетично проектиране на техния микробиом“, добави Шон Ленард, студент и първи автор на изследването.

Акарите от вароа и деформираният вирус на крилата често се събират; тъй като акарите се хранят с пчели, те могат да разпространяват вируса, като същевременно отслабват пчелите и ги правят по-уязвими към патогени в околната среда.

За да се справи с всеки проблем, екипът е проектирал един щам бактерии, за да се насочи към вируса, а друг за акарите. В сравнение с контролните пчели, пчелите, третирани с щама на бактериите, насочени към вируса, са с 36,5% по-голяма вероятност да оцелеят до ден 10. Междувременно акарите Varroa, хранещи се с друг набор от пчели, третирани с бактериален щам, насочен към акарите, са около 70% по-вероятно да умрат до 10-ия ден от акарите, хранещи се с контролни пчели.

Според Американската пчеларска федерация медоносните пчели допринасят близо 20 милиарда долара всяка година за стойността на производството на култури в САЩ и играят огромна роля в световното производство на храни. Без медоносните пчели десетки посеви, от бадеми до плодове до броколи, или ще изчезнат, или ще произведат значително по-малко храна.

Подобно на хората, медоносните пчели имат в червата си екосистема от бактерии, наречена микробиом, а също и антивирусен защитен механизъм, наречен РНК интерференция (RNAi), който помага на организма да се бори с определени вируси, наречени РНК вируси. Когато се въведе РНК вирус, той произвежда молекули, наречени двуверижни РНК, които здравата клетка открива, предизвиквайки RNAi имунен отговор.

"Обикновено получавате признаци на тези молекули само когато РНК вирус се репликира", каза Моран. "Това е сигнал, че това може да е зло и трябва да го атакувате."

За да насърчи полезен отговор на RNAi към вирусите при пчелите - и да предизвика летален отговор на RNAi при акарите - екипът представи модифицирани бактерии на стотици пчели в лабораторни условия. Пръскани със захарен воден разтвор, съдържащ бактериите, пчелите се подстригват една друга и поглъщат разтвора. Екипът установи, че инокулирането на млади пчели работнички с инженерни бактерии води до подготовка на имунната система на пчелите, за да ги предпази от деформиран вирус на крилото, който е РНК вирус, и кара собствената имунна система на акарите да се бори и в крайна сметка да ги убие.

Докато експериментите са се провеждали по строги протоколи за биозадържане, използвани с генното инженерство, Моран каза, че дори отсъстващи такива протоколи, рискът инженерните бактерии да избягат в дивата природа и да заразят други насекоми - и по този начин да предоставят някои суперсили срещу вредители или антипатогени - - е много ниско. Видът на използваните бактерии е силно специализиран за живеене в пчелните черва, не може да оцелее дълго извън него и е защитен срещу вирус, който поразява само пчелите. И все пак ще са необходими допълнителни изследвания, за да се определи ефективността и безопасността на обработките в селскостопански условия.

Друго предимство на подхода е изследователите да го използват като инструмент при изучаване на генетиката на пчелите. Проектираните бактерии могат да унищожат специфични пчелни гени, давайки възможност за проникване в работата на пчелния геном и евентуално да позволяват нови стратегии за размножаване, за да се получат по-стабилни пчелни семейства.