В книге Э. Шмитта «Женщина в зеркале» мы прочтем, что только люди, среди всех животных, пользуются стимуляторами. Это, конечно же, ошибочное утверждение: уже давно было обнаружено, что дельфины обожают рыбу фугу (рыба выделяет психоактивный тетродотоксин), слоны едят ферментированные фрукты, а лошади с удовольствием закусывают токсичным остролодочником (Oxytropis DC.). А как же пчелы? Может ли сообщество трудоголиков позволить себе на «кайф»?
Растение - дилер
Начнем с того, что пчелы и шмели очень слабо чувствуют присутствие токсичных соединений в нектаре. Обычно растения выделяют вещества, которые стимулируют и развивают зависимость пчел, например такие соединения, как кофеин и никотин. Все психоактивные и ядовитые вещества преимущественно отталкивают травоядных, но их присутствие в нектаре поражает насекомых. Группа ученых Эрин Йо Тидекен [2014] подтвердила, что медоносные пчелы и шмели не избегают цветов, в нектаре которых содержатся вредные для них вещества, что указывает на проблемы с обучением распознавания наличия токсин в нектаре. Но так ли это? Действительно ли пчелы не помнят, какие цветы дают им «стимул»? Давайте начнем с того, чем стимулируется большинство из нас …
Кофе бодрит
Кофеин - стимулятор, благодаря которому мы можем функционировать по понедельникам - это популярное вещество среди медоносных пчел. Его влияние на насекомых было исследовано учеными из Хайфы, которые обнаружили, что цветы арабского кофе (Coffea arabica) посещаются пчелами гораздо чаще, чем цветы, богатые питательным нектаром, растущие вблизи [Singaravelan et al. 2005]. Нектар арабского кофе содержит кофеин, известный пуриновый алкалоид, который является психоактивным веществом из группы стимуляторов. Зная его свойства, которые стимулируют деятельность центральной нервной системы, ученые из Австралии исследовали его влияние на способность пчел к обучению. Молодые пчелы, получившие кофеин, научились распознавать сложные запахи всего через три дня после вылупления. Контрольная группа, то есть пчелы, которые не потребляли этот алкалоид, справились с этим через шесть дней.
Кофеин предлагался также старшим пчелам, и было обнаружено, что он положительно влияет на их мотивационные и когнитивные способности.
Дальнейшие исследования Джеральдин Райт (Университет Ньюкасла) показали, что медоносные пчелы после употребления пищи с кофеином в три раза лучше запоминают запах цветов, чем пчелы из контрольной группы. Ученая предположила, что этот метод растения используют, чтобы опылители лучше запомнили запах цветов, что заставит насекомых охотнее посещать кофейные или цитрусовые растения (которые также содержат этот алкалоид в своем нектаре).
Но это еще не все. Сборщицы, стимулированные кофеином, дольше и чаще исполняли вербовочные танцы, в результате чего к кофейным кустам прилетало в четыре раза больше работниц, следует подчеркнуть, что нектар этих растений не отличался ни более высоким качеством, ни содержанием сахара от цветов конкурентов.
В этом не было бы ничего плохого, если бы не факт, что кофеин ... вызывает у пчел зависимость. Работницы посещали цветы кофе, даже когда они переставали выделять нектар. Насекомые неохотно искали новых источников взятка. Дальнейшие наблюдения показали, что, если на пасеке растет 40% растений, содержащих даже небольшое количество кофеина в нектаре, производство меда в каждой пчелиной семье уменьшается на 15% в день.
Автор исследования подчеркнула, что производство нектара с кофеином выгодно только для растения.
Курение наносит серьезный вред вам и пчелам вокруг вас
В то время, как кофеин является алкалоидом, который мы можем довольно легко отставить, никотин является психостимулятором более тяжелого калибра. Люди, бросающие курение, знают, что избавиться от сигаретной зависимости более проблематично. Никотин, на самом деле, - это нейротоксин, и даже случайное курение оказывает неблагоприятное воздействие на мозг млекопитающих [Abreu-Villaça 2003]. Никотин естественным образом встречается в тканях таких растений, как махорка (Nicotiana rustica L.), благородный табак (Nicotiana tabacum L.), ваточник сирийский (Asclepias syriaca L.) и дубоизия (кустарник, встречающийся только в Австралии).
Было проведено мало исследований влияния нектара из цветов благородного табака на пчел, потому что это растение выращивают не для плодов, а для листьев. Медоносные пчелы усваивают никотин в следовых количествах (от 0,1 до 5 промилле), когда они посещают цветки липы мелколистной (Tilia cordata) и растения рода Nicotiana. Пчелы-сборщицы терпят присутствие нейротоксина в нектаре.
В лабораторных условиях было проведено наблюдение, в котором проверено влияние никотина на вылупление пчел, продолжительность жизни и состояние личинок и сборщиц. Доказано, что дозы, встречающиеся в естественных условиях в нектаре вышеупомянутых растений, не влияют на состояние какой-либо стадии развития пчел. Только доза свыше 50 ppm оказала отрицательное влияние на развитие насекомых. Это подтвердило исследования 2012 года, в которых шесть пчелиных семей получали разное количество никотина (0-1000 мкМ) в искусственно приготовленном нектаре с различными концентрациями сахаров (0,15-0,63 М сахарозы). Отталкивающий эффект нейротоксина был сильнее в нектаре с более низким содержанием сахара, но даже самые высокие дозы никотина никогда полностью не отпугнули пчел. Таким образом, никотин поражал пчел как «частичный репеллент».
Во второй части исследования из 12 пчелиных семей были собраны недавно вылупленные работницы, которые позже были разделены на группы и помещены в клеточки. Каждой группе давали одну из четырех доз никотина (0-300 мкМ), растворенного в нектаре с постоянным содержанием сахарозы. Эксперимент длился 21 день. Средние дозы никотина (≤30 мкМ) не вызывали вредных симптомов, но высокие дозы сокращали жизнь насекомых и уменьшали накопление нектара в ячейках сот. Любопытно, что работницы, чья диета состояла только из нектара, жили короче, чем пчелы, потребляющие те же дозы сахарозы, но с никотином. Подводя итог: при отсутствии нектара, медоносные пчелы принимали дозы никотина, выступающие в нектаре естественным образом, и низкие дозы психостимуляторов влияли на них благоприятно. Однако большое количество никотина оказалось вредным для пчел. В случае никотина и пчел, можно смело утверждать, что dosis facit venenum - только доза делает яд.
Пчелиный клуб АА
В нашем климате пчелы имеют более легкий доступ к алкоголю, чем к кофеину или никотину. В конце концов, ферментация сахара, например, в яблоках, происходит довольно легко и быстро, а маленьким насекомым немного нужно, чтобы опьянеть. Во всяком случае, нектар сам может начать бродить в цветке. Медоносные пчелы - это заядлые любители алкоголя, и поэтому их часто используют в исследованиях лекарств, поддерживающих лечение алкоголизма. Большинство же животных избегает пьянства.
Между тем, пчела может употребить эквивалент 10 литров вина, выпитого человеком за один присест. Чарльз Абрамсон из Университета Огайо, который изучает алкоголизм, сказал: «Пчелы способны пить чистый этанол, и я не знаю ни одного другого существа, которое пьет чистый этанол - даже студенты не делают этого!». Алкоголь у медоносных пчел влечет ослабление ориентации и моторики тела, а также ухудшает обучение и обработку информации. После употребления алкоголя, пчелы посвящали меньше времени на полеты, прогулки, уборку, трофилаксию и вербовку. Они долго лежали на спинке. Чем выше была принятая доза этанола, тем они были менее активны и более ленивы (они были просто пьяны). Когда пчелам предлагали сиропы с алкоголем и без алкоголя, но с тем же содержанием сахара, они всегда выбирали сироп с «процентами». Алкогольное опьянение опасно для пчел. Эффекты «пьянства» длятся до 48 часов. Такие стойкие эффекты употребления этанола наблюдаются у мушек-дрозофил (Drosophila melanogaster) и связаны с нейромедиатором - октопамином, находящимся в их теле.
То же вещество выделяется у пчел-сборщиц, чья ориентация и моторика под воздействием алкоголя становятся ужасными, так-что пчелы не могут вернуться в улей и погибают. Также обнаружено, что большие дозы алкоголя действуют на пчел, как инсектициды. Некоторые пчелы после употребления горячительного напитка становились агрессивными.
Если пчелам так нравится алкоголь, почему же они так агрессивно реагируют, если почувствуют его в дыхании пчеловода? Да просто работницы лицемерны, они сами пьют ферментированные соки, но если почуют запах этанола от другой работницы, то... На YouTube вы можете найти впечатляющие фильмы с пчелами-охранницами, нападающими на пьяную сборщицу. Они вырывают ей ножки и, в итоге, приводят к смерти. По общему мнению, их клуб Анонимных Алкоголиков работает не слишком успешно…
Каннабис? И зачем это пчеле?
Битва между энтузиастами каннабиса (или, скорее, сушеной травой каннабиса (Cannabis indica Lam.)) и противниками наркотиков продолжается. Соединение ТГК (тетрагидроканнабинол), которое воздействует психоактивно на мозг человека, в значительной степени отвечает за знаменитые психоактивные свойства этого растения. Ткани растения содержат также субстанции с лечебными свойствами, в том числе КБД (каннабидиол) с анксиолитическими, терапевтическими и антипсихотическими свойствами. Оба эти вещества — это каннабиноиды, которые являются органическими химическими веществами, влияющими на каннабиноидные рецепторы в мозге большинства животных, и вызывающими различные реакции. Следует помнить, что ТГК не обладает лечебными свойствами, а исследования показали, что он может отрицательно влиять на мозг, психическое здоровье и восприятие. Однако из-за того, что эти субстанции вызывают «кайф», их потребители стали причиной появления на черном рынке сортов каннабиса индийского, которые содержат больше ТГК, чем КБР. Такие растения не обладают эффектными лечебными свойствами.
В интернете появилась информация о французе, который производит мед из индийской конопли. Этот продукт, предположительно, обладает психоактивными свойствами. Я не буду углубляться в технику получения меда, содержащего ТГК (напомню, что каннабис - это ветроопыляемое растение, она не производит нектар), потому что меня больше интересует, как это вещество может воздействовать на пчел. В 2001 году Джон Макпартленд опубликовал статью, в которой он и его группа представили результаты исследований присутствия каннабиноидных рецепторов у насекомых, включая медоносных пчел. Каннабиноидные рецепторы обнаружены почти у всех видов животных (включая гидры, которые являются одними из самых простых организмов).
Они позволяют ощутить эффекты потребления каннабиноидов. И как-то случилось, что у медоносной пчелы эти рецепторы … отсутствуют. Поэтому, скорее всего, они не почувствуют каких-либо последствий употребления «марихуаны».
Морфеус и пчела
Морфин, входящий в состав опия, известен как сильная наркотическая и болеутоляющая субстанция, обладающая успокаивающим и снотворным действием. Впервые он был выделен в 1805 году немецким фармацевтом Фридрихом Сертюрнером, который назвал его в честь греческого бога сновидений Морфея. Естественным источником морфина являются головки опийного мака (Papaver somniferum L.) . Цветы этого вида не производят нектар, но доставляют пчелам пыльцу превосходного качества. Из этого растения производится опиум и его производная, то есть героин.
Поскольку медоносные пчелы являются отличными модельными животными для изучения механизмов обучения и памяти, исследователи из Университета Куньмин в Китае решили изучить влияние морфина на нервную систему пчел. Были проведены два теста: первый касался реакции пчел на сахар, а второй - чувствительности к запаху после хронического введения морфина. Пчелам давали морфин, растворенный в сиропе. Различные дозы для нескольких групп были подобраны таким образом, чтобы не были инвазивными и не вызвали внезапных изменений в организме. Через некоторое время был тестирован рефлекс вытягивания хоботка (PER – proboscis extension response) к сахарному сиропу. Рефлекс является показателем правильной реакции пчел на пищевые раздражители. Нормальный ответ PER связан с рядом поведений, включая рефлекс, способность учиться и запоминать, поведенческое развитие и разделение работы в пчелиной семье (Page and Fondrk, 1995).
Исследователи приняли за правильный рефлекс полное вытягивание хоботка в ответ на контакт пчелы с сахаром. Второй эксперимент касался способности запоминать запахи. Физическая активность пчел, получавших морфин, и их масса были также изучены. Способность запоминать у пчел зависит от продолжительности введения психостимулятора. У насекомых, получавших морфин в течение семи дней после вылупления, возникли нарушения памяти. Не было отклонений от нормы у пчел, получавших препарат в течение трех дней в дозе 1 мг/мл.
У всех остальных групп (то есть тех, которые принимали морфин более 3 дней) выступили нарушения памяти. Морфин также оказывал влияние на PER - чем дольше его давали пчелам в более высоких дозах, тем сильнее была их реакция на сахар, что свидетельствует о том, что морфин повышает сенсорные способности медоносных пчел. Способность пчел двигаться под воздействием морфина не ухудшалась. Наоборот, насекомые, которым давали наркотики в течение 2-х или 4-х дней, двигались быстрее, чем контрольные пчелы. Тем не менее, более длительное потребление опиатов приводило к выравниванию темпа в контрольной и тестовой группах. Употребление наркотиков не влияло на вес пчел.
Пчелиная версия сериала „Breaking bad”
Введение пчелам наркотиков, таких как амфетамин, кокаин, никотин и морфин, пчелам изменяло морфологию дендритов и дендритных шипов нейронов в нескольких областях мозга, связанных с мотивацией, вознаграждением и обучением. Эти исследования показывают, что нарковещества «реорганизуют» синаптические связи в некоторых областях мозга, что приводит к нарушениям познания. Стимуляторы являются часовой бомбой. Это объясняет, почему действие морфина на пчел было заметно при его регулярном приеме только через некоторое время. Ученые также доказали, что частое введение опиоидов ограничивает длительную потенциацию (LTP) в гиппокампе (мозговой центр, в основном отвечающий за память), что приводит к снижению восприятия у грызунов [Pu et al., 2002]. Повышение активности пчел под влиянием морфина соответствует наблюдениям, проводимым во время исследований на других животных, например, на крысах, которые становятся очень активными в первые дни введения наркотика. Подобные наблюдения были сделаны учеными, которые вводили пчелам кокаин. Мало того, что экстракт дерева кока вызывал ускорение и учащение вербовочных танцев (пчелы были очень возбуждены), то позже у насекомых проявились симптомы абстиненции. Медоносные пчелы - это модельные организмы, которые помогают лучше понять процесс наркозависимости у людей. Также, как и в нашем обществе, наркотики разрушают семьи (например, пчелы, выбрасываемые из улья после употребления алкоголя), приводят к краху предприятий (снижая эффективность пчелиных семей после употребления кофеина) или не могут функционировать самостоятельно (у пчел, страдающих синдромом отмены кокаина). Пчелы напоминают нам, что лучше не переусердствовать со стимуляторами - даже с кофе.