Пчелните семейства по света са изложени на риск от различни заплахи, включително пестициди, болести, лошо хранене и загуба на местообитания. Последните изследвания показват, че една заплаха стои доста над останалите: паразитен акар, Varroa destructor, който е специализиран в нападението на медоносните пчели.

паразити

В продължение на десетилетия изследователите предполагат, че акарите от вароа се хранят с кръв, както много от техните братовчеди от акари и кърлежи. Но ново изследване, ръководено от Университета в Мериленд, предполага, че акарите от вароато вместо това имат ненаситен апетит към орган на пчелна пчела, наречен мастно тяло, който обслужва много от същите жизненоважни функции, извършвани от човешкия черен дроб, като същевременно съхранява храна и допринася за пчелите имунната система.

Изследването, публикувано в Proceedings of the National Academy of Sciences на 14 януари 2019 г., може да промени разбирането на изследователите за основните заплахи за медоносните пчели, като същевременно посочи пътя към по-ефективно лечение на акари в бъдеще.

"Изследователите на пчели често се позовават на три Ps: паразити, пестициди и лошо хранене. Много проучвания показват, че вароато е най-големият проблем. Но когато са компрометирани от вароа, колониите също са по-податливи на другите две", каза възпитаникът на UMD Самюел Рамзи ( Доктор '18, ентомология), водещ автор на статията. "Сега, когато знаем, че мастното тяло е целта на вароа, тази връзка вече е много по-очевидна. Загубата на мастна телесна тъкан уврежда способността на пчелата да детоксикира пестицидите и ги отнема от жизненоважни хранителни запаси. Мастното тяло е абсолютно необходимо за оцеляването на пчелите . "

В допълнение към разграждането на токсините и съхраняването на хранителни вещества, мастните тела на пчелните пчели произвеждат антиоксиданти и помагат за управлението на имунната система. Мастните органи също играят важна роля в процеса на метаморфоза, регулирайки времето и активността на ключовите хормони. Мастните тела също произвеждат восък, който покрива части от екзоскелетите на пчелите, задържайки водата и болестите навън.

Според Рамзи предположението, че акарите от вароа консумират кръв от медена пчела (по-точно наречена хемолимфа при насекомите), се запазва, тъй като първата публикация по темата е публикувана през 60-те години. Тъй като тази статия е написана на руски, каза Рамзи, много изследователи избраха да цитират първите англоезични статии, които цитират оригиналното проучване.

„Първоначалната работа беше достатъчна само да покаже общия обем на ядене, консумирано от акара“, добави Рамзи. "Може да бъде много по-лесно да се цитира скорошно резюме вместо оригиналното произведение. Ако първата хартия беше прочетена по-широко, много хора биха могли да поставят под въпрос тези предположения по-рано."

Рамзи отбеляза няколко наблюдения, които го накараха да се запита дали акарите от вароаа се хранят с нещо различно от хемолимфа. Първо, хемолимфата на насекомите е с много ниско съдържание на хранителни вещества. За да растат и се размножават със скоростта, която правят, акарите от вароао трябва да консумират много повече хемолимфа, отколкото биха могли да получат от една пчела.

Второ, екскрементите от акари от вароа са много сухи - противно на това, което бихме очаквали от изцяло течна кръвна диета. И накрая, устните части на акарите от вароа изглежда са пригодени за смилане на меки тъкани с ензими, след което консумират получената каша. За разлика от тях, кърлежите, които се хранят с кръв, имат много различни устни, специално пригодени за пробиване на мембрани и смучене на течност.

Първият и най-ясен експеримент, който Рамзи и неговите сътрудници извършиха, беше да наблюдават къде по телата на пчелите акарите от вароа са склонни да се прикрепят за хранене. Ако акарите се хванат на произволни места, Рамзи разсъждава, че това предполага, че те всъщност се хранят с хемолимфа, която се разпределя равномерно в тялото. От друга страна, ако имаха предпочитано място на тялото, това би могло да осигури важна улика за предпочитаното от тях хранене.

"Когато се хранят с незрели пчели, акарите ще ядат навсякъде. Но при възрастните пчели открихме много силно предпочитание от долната страна на корема на пчелите", каза Рамзи. "Повече от 90 процента от акари открихме при възрастни, хранени там. Както се случва, мастната телесна тъкан се разпространява по телата на незрели пчели. Когато пчелите узреят, тъканта мигрира към долната част на корема. Връзката беше трудна за установяване игнорирайте, но имахме нужда от повече доказателства. "

След това Рамзи и екипът му директно са заснели местата на рани, където акарите от вароао гризат корема на пчелите. Използвайки техника, наречена замразяване на фрактури, изследователите са използвали течен азот за замразяване на акарите и техните пчелни гостоприемници, като по същество са направили физическа "моментна снимка" на хранителните навици на акарите в действие. Използвайки мощни сканиращи електронни микроскопи, за да визуализира местата на рани, Рамзи видя ясни доказателства, че акарите се хранят с мастна телесна тъкан.

"Изображенията ни дадоха отличен изглед към местата на раните и какво правят устните части на акарите", каза Рамзи. „Можехме да видим усвоени парчета мастни телесни клетки. Акарите превръщаха пчелите в„ крем от медена пчелна супа “. Организм с размерите на лицето на пчелата се катери и яде орган. Това е страшно. Но все още не можахме да проверим, че кръвта също не се консумира. "

За по-нататъшно укрепване на случая им, Рамзи и колегите му хранеха пчелите с едно от двете флуоресцентни багрила: уранин, водоразтворима боя, която свети в жълто, и Нил червено, мастноразтворима боя, която свети в червено. Ако акарите консумираха хемолимфа, Рамзи очакваше да види ярко жълто сияние в коремите на акарите след хранене. Ако се хранят с дебели тела, от друга страна, Рамзи предсказва издайнически червен блясък.

"Когато видяхме червата на първия акар, той светеше ярко червено като слънцето. Това беше доказателство, че мазното тяло се консумира", каза Рамзи. "Говорихме за тези акари, сякаш са вампири, но не са. Те са по-скоро като върколаци. Опитваме се да прокараме кол през тях, но се оказва, че се нуждаем от сребърен куршум."

За да забие пословичния краен пирон в ковчега на идеята, че акарите се хранят с хемолимфа, Рамзи извърши последен експеримент. Първо, той усърдно усъвършенства способността да отглежда акари от вароатоза по изкуствен хранителен режим - едва ли е лесна задача за паразит, който предпочита ястията от жив гостоприемник. След това той ги хранеше с диети, съставени от хемолимфа или мастна телесна тъкан, с няколко смеси от двете за добра мярка.

Резултатите бяха поразителни: акарите, хранени с диета с чиста хемолимфа, гладуваха, докато тези, хранени с мастна телесна тъкан, процъфтяваха и дори произвеждаха яйца.

„Тези резултати имат потенциал да революционизират нашето разбиране за щетите, причинени на пчели от акари“, каза Денис ван Енгелсдорп, професор по ентомология в UMD и съавтор на изследването, който също е бил съветник на Рамзи. "Мастните тела изпълняват толкова много решаващи функции за пчелите. Сега е много по-разумно да се види как щетата върху отделните пчели се играе по начините, по които вече знаем, че вароатата вреди на пчелните семейства. Важното е, че тя също така се отваря много нови възможности за по-ефективно лечение и целенасочени подходи за борба с акарите. "