Microbii din flori sunt cruciale pentru dietele albinelor, iar modificările microbiomilor ar putea să moară de foame insectele

surpriză

"data-newsletterpromo_article-image =" https://static.scientificamerican.com/sciam/cache/file/CF54EB21-65FD-4978-9EEF80245C772996_source.jpg "data-newsletterpromo_article-button-text = butonul" Înscrieți-vă "data-newsletter -link = "https://www.scientificamerican.com/page/newsletter-sign-up/?origincode=2018_sciam_ArticlePromo_NewsletterSignUp" name = "articleBody" itemprop = "articleBody">

Întrebați un entomolog ce face ca o albină să fie o albină și probabil veți obține o versiune a „albinelor sunt doar viespi care au devenit vegetariene”. Noile cercetări arată că acest lucru nu este adevărat. Albinele sunt de fapt omnivore, iar carnea lor este microbie. Această constatare poate deschide o fereastră nouă cu privire la motivul pentru care albinele au probleme: Orice lucru care perturbă comunitatea microbiană din alimentele unei albine, indiferent dacă este căldură ridicată legată de schimbările climatice, fungicide sau un alt factor de stres, ar putea provoca foamea albinelor în curs de dezvoltare.

Albinele sunt polenizatori supremi din cauza a ceea ce mănâncă bebelușii lor. Majoritatea animalelor vizitează flori pentru a arunca nectarul și pot sau nu să se perie de polen și să-l transporte la următoarea floare. Albinele femele, invers, colectează în mod deliberat polen, împreună cu nectarul, pentru a-și hrăni bebelușii. Această alegere a alimentelor larvare face parte din ceea ce definește o albină.

Oamenii de știință știau de zeci de ani că microbii fermentanți sunt prezenți în polen, dar nimeni nu părea să ia în considerare dacă erau și un aliment important pentru albine. Microbii funcționează ca un „rumen extern” care descompune părți ale polenului. Este evident că albinele ar putea ingera niște microbi, dar doi cercetători au decis să investigheze dacă mănâncă suficient pentru a-i face omnivori - și dacă albinele au nevoie cu adevărat de acei microbi pentru a prospera.

Prarthana Dharampal de la Universitatea din Wisconsin - Madison și Shawn Steffan, care lucrează împreună la universitate și Serviciul de cercetare agricolă (ARS) al Departamentului Agriculturii din S.U.A., au evaluat 14 specii de albine diferite în șase din cele șapte familii de albine. Au descoperit că albinele mănâncă cantități substanțiale de microbi, suficient pentru a schimba modul în care se încadrează în rețelele alimentare. Oamenii de știință folosesc o scală pentru a clasifica locul în care aparțin organismele din acea rețea: cele care își fac propria hrană, cum ar fi plantele, se înregistrează la așa-numita poziție trofică 1 (TP 1), erbivorele se înregistrează la TP 2 și carnivorele fac acest lucru la TP 3, sau chiar mai mare dacă mănâncă alți carnivori. TP mediu pe toate albinele studiate a fost de 2,6, plasându-le direct în locul omnivor, la jumătatea distanței dintre ierbivore și carnivore. Interesant este că poziția trofică a variat între familii, variind de la puțin peste erbivore (2.11) până la carnivore solide (3.09). Acum că TP este cunoscut, Dharampal spune că se întreabă dacă albinele hrănesc cu adevărat polenul sau hrănesc microbii care sunt asociați cu polenul.

Pentru majoritatea oamenilor, ideea că microorganismele se pot califica drept carne este radicală. În ultimii patru ani, Steffan și colegii săi, inclusiv Dharampal, au publicat o serie de lucrări care prezintă dovezile că microbii sunt o parte importantă a unei varietăți de rețele alimentare, inclusiv a celor care implică albine. Descoperirile lor confirmă faptul că ciupercile, bacteriile și alți jucători microscopici se pot potrivi oriunde în rețeaua alimentară, îmbunătățind viziunea noastră despre prădători și pradă, carnivore și erbivore - și ceea ce face ca o albină să fie o albină.

Steffan și colegii săi au arătat, de asemenea, că carnea microbiană este o parte necesară a dietei albinelor. Cercetătorii au testat o specie de albină zidar care depune ouă în tuburi supraterane care sunt ușor de accesat și transportat. În fiecare tub, albina zidar depune o serie de ouă, fiecare pe punga proprie de polen și nectar. Cercetătorii au solicitat unui apicultor din Utah să le trimită un lot de tuburi imediat după ce albinele le-au umplut. Apoi au scos ouăle de pe vad și au separat masculii de femele și au folosit doar larvele masculine de albine, împărțite în șapte grupe de 12. Oamenii de știință au sterilizat jumătate din polen și apoi au hrănit grupuri diferite amestecuri de polen sterilizat și nesterilizat. Pe măsură ce procentul de polen sterilizat din alimente a crescut, a crescut și probabilitatea de a muri a larvelor. Larvele au cântărit, de asemenea, mai puțin și au durat mai mult până la maturare. „Microbii sunt o sursă foarte importantă de nutrienți pentru aceste albine”, spune Dharampal. "Dacă le luați această sursă critică sau această porțiune din dieta lor, acestea suferă enorm."

Ideea că albinele sunt vegetariene este înrădăcinată în entomologie, iar Steffan recunoaște că el și colegii săi s-au confruntat cu vânturile de cap atunci când încercau să primească hârtiile lor legate de omnivor în albine. În cele din urmă, au fost publicate în American Naturalist și, respectiv, Proceedings of the Royal Society B. Gloria Degrandi-Hoffman, care lucrează pentru ARS și a investigat microbiomul albinelor, dar nu a făcut parte din lucrare, spune că comunitatea științifică este întotdeauna sceptică. Când o nouă descoperire se opune unei percepții larg răspândite, oamenii iau ceva convingător.

Rezultatele albinelor zidar sugerează că albinele ar putea suferi sau muri de foame dacă anumiți microbi dispar din dieta lor. Oamenii de știință au atribuit declinul atât al albinelor gestionate, cât și al celor sălbatici, diferitelor combinații de pierdere și degradare a habitatului, dăunători și agenți patogeni, expunerea la pesticide și schimbările climatice. Ei s-au concentrat în mare măsură pe modul în care acești factori de impact sunt direct albinele. Următorul pas este de a analiza dacă factorii de stres pot afecta microbii polenici. Steffan spune că orice factor de stres care aruncă rumenul extern ar putea fi un mod „indirect, dar nu mai puțin letal” de a ucide albinele.

Un astfel de factor este căldura cauzată de schimbările climatice. "Este posibil să nu fie că căldura este direct letală pentru dezvoltarea albinelor", spune Steffan. "Dar s-ar putea foarte bine ca o căldură ridicată să bată simbionții microbieni din polen, iar apoi albina să sufere de lipsa microbilor". Steffan și Dharampal investighează în prezent această posibilitate.

Fungicidele ar putea fi și vinovați. Deși trebuie făcute mai multe cercetări, spune Steffan, „avem dovezi suficiente, în acest moment, că fungicidele modifică dramatic comunitatea microbiană a polenului de fermentare”. Și, adaugă el, „utilizarea agricolă a fungicidelor este foarte probabil un factor de stres principal - factorul de stres principal - pentru declinul albinelor.”

Desigur, populațiile de albine care nu reușesc pot paraliza culturile și plantele sălbatice pe care le ajută la polenizare. Aproximativ trei sferturi din plantele și culturile înflorite ale Pământului beneficiază de polenizatori de animale, inclusiv 87 din cele 115 culturi alimentare mondiale. Cele 20.000 de specii de albine din lume nu sunt singurele animale care polenizează, dar sunt polenizatori de top pentru multe elemente de bază.

Cunoașterea rolului microbilor polenici poate ajuta în cele din urmă la rezolvarea provocărilor de conservare, de exemplu, dirijând alegerile de flori pentru refacerea habitatului. Sandra Rehan de la Universitatea York din Toronto, care studiază viața microbiană asociată albinelor sălbatice și nu a făcut parte din lucrările recente, spune că concluziile „vor avea aplicații de conservare pe termen lung odată ce vom asocia florile, peisajul și microbii”. Într-un studiu din 2017, ea și coautorii săi au scris: „Eforturile de refacere a habitatului polenizatorului ar putea avea nevoie să ia în considerare plantările de flori care cresc prezența bacteriilor de bază care se găsesc în proviziile de flori, adulți și polen, cum ar fi Lactobacillus și Saccharibacter. Lucrările viitoare sunt necesare pentru a determina rolul acestor bacterii de bază în refacerea comunităților de polenizatori sănătoși. ”

Noua perspectivă despre microbii polenici este doar cel mai recent exemplu de importanță a microbiomului în toate tărâmurile vieții, pe care poate că le-am ignorat în pericol. „Noi, ca animale și plante cu flori, am înflorit, în măsura în care suntem capabili să cooperăm, să cooptăm și să comandăm servicii microbiene”, spune Steffan. El adaugă că privim rețelele alimentare prin lentila vertebratelor și a mamiferelor, dar microbii au fost pe planetă mult mai mult decât animalele sau plantele. Steffan, Dharampal și alții solicită o revizuire radicală a modului în care privim viața pe pământ. La sfârșitul lucrării lor American Naturalist, ei scriu: „Având în vedere simbiozele albină-microb din perspectiva microbiană, microbii pot fi priviți ca apicultori avizi, facilitând și asistând simbionții lor faunici în recolta anuală de polen”.