Доброго времени суток!
Перевод статьи «Индивидуальная и социальная защита у Apis mellifera: борьба с синергетическими стрессовыми воздействиями», 2023 г, «Границы физиологии» - Часть 5.
Защитные силы медоносных пчёл и благоприятные факторы окружающей среды.
Хотя образ жизни медоносных пчёл благоприятствует вторжению различных патогенов, со временем у них вырабатывается социальный иммунитет. Социальный иммунитет описывает, как индивидуальное поведение может снизить передачу патогенов и их воздействие на уровне колонии.
Более того, некоторые природные факторы в окружающей среде могут помочь ограничить воздействие на пчёл антропогенных стрессоров. Кроме того, медоносные пчёлы разработали стратегии предотвращения химического загрязнения.
Поведенческий иммунитет медоносных пчёл.
Исследования систем защиты пчёл показали генетический дефицит в их иммунной системе и детоксикации по сравнению с другими насекомыми. Пчёлы могут компенсировать этот генетический дефицит с помощью своей социальной защиты и выработали ряд моделей поведения, которые помогают им бороться со стрессорами.
У пчёл есть особые стратегии защиты от совместно эволюционировавших хищников. Примером является Apis ceranae в отношении азиатского шершня. Пчёлы - «стражи» остаются у входа в улей и окружают шершня, вибрируя вокруг него, пока он не умрёт от гипертермии. Но новизна этого хищника в Европе делает его смертельным для неподготовленной Apis mellifera.
Но если говорить про Apis mellifera, то они в отличие от азиатской пчелы, разработали поведенческие стратегии, позволяющие им выживать при колебаниях температуры (зимой) путём формирования хорошо организованных кластеров.
Пчёлы выработали ряд сложных форм поведения с коварными стрессорами, такими как паразиты, грибки или бактерии. Наиболее известным считается гигиеническое поведение.
Считается, что работники в колонии демонстрируют эту характеристику, когда они способны определить и удалить заражённый или мёртвый выводок. Такое поведение предотвращает или уменьшает заражение колонии грибками, бактериями или даже клещами Варроа.
Это хороший пример социального иммунитета, когда здоровье колонии имеет приоритет над здоровьем индивидуума.
Груминг – это ещё одно поведение, развившееся у европейских пчёл в качестве защиты от паразитов. Это поведение включает в себя удаление пчелой паразита из себя (аутогруминг) или из своих сестёр (аллогруминг) и особенно эффективно против клеща Варроа.
Оба типа поведенческой защиты от паразитов используются Apis ceranae, которые эволюционировали совместно с клещом Варроа.
Сегодня исследователи и пчеловоды пытаются и дальше развивать это позитивное поведение, используя генетический отбор для ускорения совместной эволюции, замедленной обработками пчеловодства. Действительно, эти обработки, необходимые пчеловодам, предотвратили процесс естественного отбора, который позволил бы годами отбирать устойчивые к клещам колонии.
Численность клещей также может быть снижена с помощью других форм поведения, таких как роение (естественный процесс, который сейчас редко допускается на пасеках).
Известно также, что некоторые подвиды медоносных пчёл удерживают в заключении некоторых своих паразитов. Например, Apis mellifera capensis помещает маленького жука – ульевника в прополисную тюрьму.
Европейская медоносная пчела использует прополис для изоляции мёртвых врагов внутри улья, если они слишком велики, чтобы их можно было удалить. Пчёлы делают это для того, чтобы избежать разложения поверженного врага и размножения бактерий.
Медоносные пчёлы также могут повышать температуру выводка в случае заражения «гнильцом», чтобы уничтожить этот смертоносный, но чувствительный к температуре грибок.
Больные и инфицированные паразитами рабочие пчёлы также склонны покидать колонию. Также пострадавшие рабочие пчёлы склонны не возвращаться в колонию. Хотя механизмы этого самопожертвования ещё до конца не изучены.
А вот больной работник, остающийся в колонии, может быть распознан по механизму, аналогичному гигиеническому поведению (вероятно, связанного с феромонами) и изгнан другими пчёлами. Аналогичным образом, некоторые работники выполняют задачи по удалению трупов, чтобы предотвратить размножение бактерий и распространение болезней.
Также учёные предположили, что медоносные пчёлы могут демонстрировать поведение, направленное на предотвращение заражения природными или химическими токсинами, что могло бы компенсировать отсутствие у них генов детоксикации. Было высказано предположение, что пчёлы могут обнаруживать токсины через вкусовые нейроны в своём хоботке, выполняя своего рода избирательное поведение.
Однако в 2015 году Кесслер и его коллеги показали, что в некоторых случаях пчёлы, наоборот, предпочитают неоникотиноидные соединения. В любом случае, «поедание» цветов разных видов позволяет пчёлам разбавлять токсины путём смешивания различных типов пыльцы или нектара, тем самым снижая токсичную дозу воздействия.
Кроме того, пчеловоды наблюдали новое явление - “погребенную пыльцу”. Хотя такое поведение все еще плохо изучено, оно, по-видимому, связано со смертностью колоний и присутствием высоких уровней пестицидов в пыльце. Это может представлять собой еще одно средство, используемое пчелами для предотвращения химического воздействия.
Такой социальный иммунитет и детоксикационное поведение позволяют пчёлам снизить инвазию патогенов и воздействие токсинов за счёт уменьшения количества выделенных генов.
Пчёлы также защищают улей, распространяя антимикробные соединения из различных источников.
Коллективная защита пчёл в улье.
Социальные пчёлы также выработали настоящий коллективный иммунитет, благодаря защитным молекулам и полезным бактериям, распределённым по всему улью. Чтобы визуализировать это, можно представить колонию как организм, где каждая пчела – клетка организма. Вырабатывая антимикробные молекулы и поддерживая стабильную микробиоту, каждая пчела вносит свой вклад в иммунитет этого супер организма. В результате почти все продукты пчеловодства содержат антимикробные молекулы.
Прополис является одним из таких средств, и его лечебные и антисептические свойства были признаны с древности. Эта сложная смесь состоит в основном из растительной смолы и пчелиного воска, разжёванных вместе. В процессе жевания добавляются соединения слюны и, возможно, другие молекулы (вещества, соединения). Пчёлы используют этот продукт для заполнения отверстий в улье, и, вероятно, в качестве средства защиты от ветра и проникновения врагов в улей.
Растительное содержание прополиса делает его состав сильно зависящим от сезона и региона. Тем не менее ,доказано, что прополис из разных регионов обладает антибактериальными и противогрибковыми свойствами.
Прополис помогает колониям бороться с грамположительными бактериями, грибами и микроспоридиями, паразитами и ассоциированными с ними вирусами.
Пчёлы используют прополис как средство защиты от инвазий ,а также для самолечения. Его употребление действительно может улучшить здоровье пчёл и естественную защиту от патогенов (2015, 2017, 2018). Также известно, что он обладает антиоксидантными свойствами.
Кроме того, прополис активирует иммунную систему пчёл и генерирует высокоуровневые реакции связанных генов, помогая пчёлам бороться с микроорганизмами.
Свойства прополиса и других пчелиных продуктов обусловлены входящими в их состав растительными экстрактами, а также выработкой пчёлами антимикробных молекул. Антимикробные пептиды (AMP) являются одним из примеров таких молекул. Их синтез усиливается присутствием определённых патогенов, и они являются частью гуморальной иммунной системы пчёл.
«Джеллеины» (Jelleins) – это семейство белков, секретируемых медоносной пчелой и добавляемых в маточное молочко для королевы (пчелиной матки). Джеллеины – это усилители AMP. Эти белки проявляют высокую антимикробную активность в отношении бактерий и дрожжей, воздействуя на клеточные стенки бактерий. Они работают синергично с другими усилителями, такие как темпорины, которые присутствуют в пчелином яде.
Действительно, пчелиный яд может также играть роль защитного средства против патогенов, благодаря своим антимикробным свойствам. Некоторые основные ядовитые соединения обнаружены в кутикуле пчёл и в воске, что предполагает более важную роль яда в защите от патогенов. Пчелиный воск и перга также обладают антимикробными свойствами.
Также пчёлы используют нектар, который они трансформируют с помощью специфических ферментов, включая глюкозооксидазу. Этот фермент катализирует трансформацию глюкозы и обеспечивает выработку перекиси водорода, мощного противомикробного средства, содержащегося в мёде.
Кроме того, мёд обладает антимикробными свойствами благодаря присутствию многочисленных антимикробных соединений, которые действуют синергически. Полифенольные соединения растений являются основным противомикробным средством в мёде. Это объясняет, почему меда разного происхождения обладают разными противомикробными свойствами.
Ферменты ,которые вырабатывают пчёлы, играют ключевую роль в коллективном иммунитете, поскольку они обеспечивают производство и распространение противомикробных «препаратов» по всему улью. Более того, пчёлы, как правило, предпочитают потреблять больше всего противомикробного мёда при заражении микроспоридиями ноземы. Это может быть ещё одним примером самолечения.
Мёд также содержит усилители, такие как дефензин-1, который способствует его антимикробным свойствам. Антимикробные соединения, содержащиеся в мёде очень сложны из-за различий в происхождении, соединениях и концентрации этих соединений.
Мёд также обладает антиоксидантными свойствами, которые уменьшают свободные радикалы и окислительное повреждение.
Подводя итог, можно сказать, что пчёлы повышают коллективный иммунитет, распространяя защитные молекулы по всему улью через свои продукты.
Эти молекулы включают антимикробные пептиды, вырабатываемые непосредственно пчёлами, и реакционноспособные молекулы, такие как перекись водорода, вырабатываемые косвенно в результате катализа рстительных соединений пчелиными ферментами.
Реактивные молекулы, такие как перекись водорода, могут способствовать разложению некоторых пестицидов (1998, 2006).
Пчёлы также включают в свои продукты антимикробные молекулы растительного происхождения, например флавоноиды и фенольные кислоты. Некоторые компоненты прополиса и мёда (например, р-кумаровая кислота, галатин и кофейная кислота) могут активировать и регулировать реакцию иммунной системы и процесс детоксикации пестицидов и других ксенобиотиков.
Продукты улья (пчелопродукты) действуют синергетически, что усиливает их действие против большинства патогенов. Кроме того, они демонстрируют удивительный потенциал в борьбе с устойчивостью к антибиотикам. Это подготавливает систему пчёл к отражению потенциальных будущих стрессоров.
Всё большее число исследований в настоящее время посвящено изучению специфической микробиоты пчёл и микробиоты улья в целом. Учитывая, что у каждой пчелы есть своя собственная микробиота, которая может модулировать общую микробиоту колонии, это можно рассматривать как ещё один вид коллективного иммунитета пчелы.
Пчёлы также приносят бактерии в улей из своего окружения.
Эти бактерии могут быть полезными и интегрироваться с бактериями в улье. Было показано, что микробиота пчёл зависит от окружающей среды за пределами улья(2018).
Присутствие специфических бактерий, полезных для пчёл, может предотвращать развитие условно-патогенных бактерий, занимая экологические ниши или выделяя антибактериальные соединения (принцип конкурентного исключения).
Кроме того, микробиота улья способствует формированию полезной микробиоты у личинок, способствуя хорошему развитию.
Здоровая микробиота делает пчёл более устойчивыми ко многим стрессорам, поскольку микробиота играет ключевые функциональные роли для пчёл, такие как переваривание пыльцы и углеводов, синтез молекул, активация иммунной системы и устойчивость к патогенам.
Некоторые бактерии могут разлагать некоторые соединения, такие как пестициды и, таким образом, снижать их воздействие на пчёл.
Первая часть перевода:«Дикие против Домашних»: Экономический и экологический вес медоносных пчёл. Гибель пчёл.
Вторая часть перевода: Что убивает наших пчёл: Воздействие на пчёл негативных факторов.
Третья часть перевода: Что убивает пчёл: как пчёлы реагируют на стрессоры и их взаимное действие (1).
Четвёртая часть перевода: Что убивает пчёл: как пчёлы реагируют на стрессоры и их взаимное действие (2).
Берегите своих пчёл!
Живите долго и будьте здоровы! Мира Вам!!!
P.S. Спасибо, что дочитали до конца! Мы будем рады видеть Вас в числе наших подписчиков! В нашем блоге вы найдёте много полезной информации!
P.S. Информация на нашем канале носит только ознакомительный характер.
