Секрет медоносной пчелы в поддержании чистоты и здоровья
Загляните в пчелиный улей, и вы окажетесь в одном из самых оживленных и многолюдных мест на планете. Десятки тысяч пчел живут бок о бок, вместе выращивая потомство, запасая пищу и защищая свою матку. В улье кипит жизнь, но он таит в себе и скрытую опасность: когда так много тел сосуществуют в одном пространстве, болезни могут быстро распространяться.
И все же медоносные пчелы процветают уже тысячелетия. В чем их секретное оружие? В удивительном союзнике, который может оказаться у вас в аптечке, — перекиси водорода.
Улей, который чистит себя сам
На протяжении многих поколений ученые знали, что мед не портится и обладает противомикробными свойствами. Теперь исследования под руководством Льюиса Бартлетта, доцента кафедры энтомологии Университета Джорджии, позволяют нам лучше понять, что свойства меда — это результат продуманной биологической конструкции, а не случайность.
Пчелы активно вырабатывают перекись водорода в своих ульях, превращая накопленные запасы пищи в систему защиты всей колонии. Хотя об этом известно уже почти сто лет, Бартлетт задается вопросом, что побуждает пчел к этому и как они развили в себе эту способность.
Рабочие пчелы выделяют в собираемый нектар фермент глюкозооксидазу. Когда нектар попадает в улей и начинает превращаться в мед, фермент запускает реакцию, в результате которой образуется перекись водорода. Таким образом, пища не только питает пчелиную семью, но и защищает ее от бактерий, грибков и даже более крупных вредителей, таких как ульевые жуки.
«Это коллективная иммунная система, — говорит Бартлетт, преподаватель Колледжа сельскохозяйственных и экологических наук и Школы экологии Одума. — Ни одна пчела не смогла бы справиться с этим в одиночку, но вместе они создают среду, которая сдерживает распространение патогенов».
Защита наиболее уязвимых
Производство перекиси водорода требует затрат. Для выработки глюкозооксидазы нужны энергия и белок — ресурсы, которые пчелы могли бы использовать для других целей. Но затраты того стоят. Исследования Бартлетта показывают, что пчелы стратегически подходят к выбору времени и места для создания этого химического щита.
«Похоже, они знают, где это важнее всего, — объяснил он. — Мы видим, что больше всего они откладывают в корм для расплода — пищу, предназначенную для личинок. У этих молодых пчел еще нет защитного микробиома, который есть у взрослых особей, поэтому они во многом полагаются на своих сестер, которые их защищают».
Защищаясь, пчелы помогают обеспечить наилучшие шансы на выживание следующему поколению.
Приспособленность к выживанию
Еще более удивительно то, какое количество перекиси водорода могут выдержать пчелы. Лаборатория Бартлетта проверяла их устойчивость, скармливая им растворы сахара с увеличивающейся дозой этого вещества. Результаты оказались неожиданными.
«Пчелы могут переносить невероятно высокие концентрации перекиси водорода в своем корме, — говорит Бартлетт. — Гораздо более высокие, чем те, которые были бы смертельны для многих других насекомых».
Бартлетт пытается выяснить, развилась ли эта толерантность из-за того, что, как считается, растения сами используют перекись водорода в качестве консерванта в нектаре. Добавляя ее, цветы защищают свой сладкий нектар от микробов, которые в противном случае привели бы к его быстрому порчеванию. Для таких опылителей, как медоносные пчелы, питание таким обработанным нектаром могло означать необходимость адаптироваться к его составу. Со временем эволюционировавшие опылители могли перенять эту врожденную толерантность и использовать ее в качестве общей для всей колонии иммунной стратегии.
Уроки, извлеченные из улья
Понимание того, как пчелы справляются с болезнями, имеет практическое значение. Пчеловоды ежегодно теряют пчелиные семьи из-за инфекций и паразитов, и чем больше мы знаем о естественной защите пчел, тем эффективнее можем управлять их популяциями.
«Мы все еще собираем информацию по крупицам, — говорит Бартлетт. — Но если мы сможем понять, как пчелы наиболее эффективно используют перекись водорода, это может помочь пчеловодам усилить их защиту с помощью питания или методов ухода за ульями».
Результаты исследования могут выйти за пределы пасеки. Антимикробные свойства меда давно привлекают внимание ученых, изучающих продукты питания, и исследователей в области медицины. Изучение биологии пчел может пролить свет на механизмы, лежащие в основе этих свойств, и однажды привести к появлению новых подходов к обеспечению безопасности пищевых продуктов, разработке натуральных консервантов и даже к созданию лекарств для людей.
Изобретательность в перенаселенном мире
В каком-то смысле история о перекиси водорода в улье — это напоминание о том, насколько изобретательны пчелы как общественные насекомые. Жизнь в тесноте сопряжена с риском, но в то же время стимулирует инновации. Пчелы не практикуют социальное дистанцирование или изоляцию, но у них выработалась химическая реакция, которая помогает всей колонии оставаться здоровой.
«Пчелы не умеют соблюдать социальную дистанцию, — говорит Бартлетт. — Но они выработали другие способы поддержания здоровья своего сообщества. Перекись водорода — лишь один из хитроумных инструментов, которые они используют, чтобы сохранить улей».
Не только мед
На первый взгляд медоносные пчелы кажутся простыми собирателями, перелетающими с цветка на цветок в поисках нектара. Но исследование Бартлетта проливает свет на нечто более глубокое: этот вид научился использовать окружающую среду и собственную биологию для защиты от угроз.
В мире, где здоровье опылителей находится под угрозой, эти уроки очень важны. Лучше изучая химический состав улья, ученые смогут помочь медоносным пчелам и дальше играть жизненно важную роль в сельском хозяйстве и экосистемах.
В конце концов, как отмечает Бартлетт, колония — это нечто большее, чем сумма ее частей.
«Медоносные пчёлы — это суперорганизм, — сказал он. — Каждая пчела вносит свой небольшой вклад, но вместе они создают нечто мощное — иммунную систему, которая защищает их всех».
Выводы:
- Медоносные пчелы вырабатывают перекись водорода в качестве естественной системы защиты: пчелы добавляют в нектар фермент, который вырабатывает перекись водорода в меде, защищая улей от бактерий, грибков и вредителей и одновременно питая пчелиную семью.
- Химический состав улья защищает уязвимых молодых пчел: рабочие пчелы стратегически добавляют больше перекиси водорода в корм для расплода, обеспечивая личинкам жизненно важную защиту до того, как у них сформируется собственная иммунная система.
- Исследования дают новые знания в области пчеловодства, безопасности пищевых продуктов и медицины: понимание антимикробных свойств меда может улучшить здоровье опылителей, вдохновить на создание новых натуральных консервантов и способствовать развитию более устойчивых методов пчеловодства.
Статья первоначально опубликована Колледжем сельскохозяйственных и экологических наук Университета Джорджии.
Опубликовано Bee Culture Magazine — журнал об американском пчеловодстве.
Автор Мария Ламейрас