Odporność społeczna pszczół obejmuje znacznie więcej niż mechanizmy obronne pojedynczego owada. Nowe badanie pokazuje, że materiały budujące gniazdo, zapasy pokarmu i ciała pszczół tworzą przestrzennie uporządkowany system ochrony. Poszczególne części kolonii różnią się składem drobnoustrojów i działaniem przeciwdrobnoustrojowym. Skuteczność tej obrony wiąże się również z otoczeniem pasieki.
Życie w licznej kolonii daje pszczołom wiele korzyści, ale ułatwia także rozprzestrzenianie się zakażeń. Owady mają częsty kontakt ze sobą, korzystają ze wspólnych zapasów i przynoszą do gniazda mikroorganizmy z odwiedzanych roślin.
Jak w takich warunkach utrzymać chorobotwórcze drobnoustroje pod kontrolą? Zespół kierowany przez mikrobiolożkę Kenyę Fernandes z Uniwersytetu w Sydney wskazuje na znaczenie organizacji całego ula. Wyniki opisano w czasopiśmie „ISME Communications”.
Na czym polega odporność społeczna pszczół?
Odporność społeczna to zbiorowa ochrona kolonii, obejmująca zachowania owadów, związki chemiczne oraz mechanizmy immunologiczne. Wspólnie ograniczają one możliwość rozwoju i przenoszenia patogenów.
Przeciwdrobnoustrojowe właściwości miodu, wosku i propolisu były znane już wcześniej. Nowa praca skupia się na tym, jak ich rozmieszczenie i współdziałanie mogą wpływać na bezpieczeństwo całej rodziny pszczelej.
Propolis, czyli kit pszczeli, powstaje z materiałów żywicznych zbieranych z roślin i przetwarzanych przez pszczoły. Owady wykorzystują go między innymi do uszczelniania szczelin. Wraz z pozostałymi składnikami gniazda współtworzy środowisko, w którym różne mikroorganizmy mają odmienne szanse na przetrwanie.
Co zbadano w 24 koloniach?
Naukowcy pobrali próbki z 24 kolonii pszczoły miodnej, Apis mellifera, pochodzących z pięciu pasiek w Nowej Południowej Walii w Australii.
Analizowali właściwości chemiczne i przeciwdrobnoustrojowe miodu, propolisu, wosku oraz przechowywanego, fermentowanego pyłku. Badali również materiały pochodzące od samych pszczół.
Osobna część pracy dotyczyła mikrobiomu, czyli zespołów mikroorganizmów. Próbki pochodziły między innymi z wlotów do uli, plastrów z czerwiem, zapasów pyłku i przewodu pokarmowego zbieraczek.
Połączenie tych analiz pozwoliło porównać obszary bezpośrednio stykające się ze środowiskiem z miejscami związanymi z pokarmem, rozwojem młodych pszczół i wnętrzem organizmów dorosłych owadów.
Od szerokiej ochrony do bardziej ukierunkowanej obrony
Wyniki ujawniły uporządkowany wzorzec. Skład mikroorganizmów oraz właściwości przeciwdrobnoustrojowe zmieniały się pomiędzy poszczególnymi częściami kolonii.
Miód i propolis wykazywały szerokie działanie przeciw badanym drobnoustrojom. Z kolei związki pochodzące z ciał i wydzielin pszczół działały bardziej wybiórczo, szczególnie wobec mikroorganizmów związanych z chorobami ula.
Wskazuje to na system, w którym różne elementy pełnią uzupełniające się funkcje. Ochrona nie polega przy tym na całkowitym usunięciu bakterii i grzybów. Wiele z nich pozostaje neutralnych lub pożytecznych dla kolonii.
Choć zbieraczki stale przynoszą drobnoustroje z zewnątrz, społeczności mikroorganizmów w różnych częściach ula zachowywały odrębne cechy. Autorzy interpretują to jako oznakę selekcji warunkowanej lokalnym środowiskiem chemicznym.
Najwyraźniejsza ochrona dotyczyła bakterii związanych z chorobami czerwiu
W badaniach laboratoryjnych szczególnie podatne na działanie próbek były bakterie Paenibacillus larvae oraz Paenibacillus alvei.
Pierwsza z nich wywołuje zgnilec amerykański — groźną chorobę larw, która może doprowadzić do utraty rodziny pszczelej. Druga jest bakterią oportunistyczną, spotykaną jako wtórny czynnik zakażenia między innymi przy zgnilcu europejskim. Ich rola chorobotwórcza nie jest więc jednakowa.
Działanie przeciw grzybom było ogólnie słabsze i mniej wyraźnie uporządkowane przestrzennie. Zdaniem autorów może to odzwierciedlać zróżnicowaną rolę grzybów w kolonii: obok patogenów występują tam gatunki nieszkodliwe oraz takie, które uczestniczą w korzystnych procesach związanych z pokarmem.
To proponowane wyjaśnienie wymaga dalszych badań obejmujących większą liczbę drobnoustrojów.
Stan kolonii i roślinność wokół pasieki miały znaczenie
W koloniach wykazujących oznaki stresu przestrzenne uporządkowanie mikrobiomu było mniej wyraźne. Właściwości chemiczne i przeciwdrobnoustrojowe próbek różniły się również pomiędzy pasiekami. Znaczenie miało także narażenie na szkodniki, w tym małego chrząszcza ulowego.
Szczególnie istotne okazało się otoczenie pasieki. Rośliny dostarczają pszczołom surowców do tworzenia zapasów i materiałów wykorzystywanych w gnieździe. Dostępna lokalnie roślinność może więc wpływać również na chemiczne możliwości obrony.
Współautorka Elizabeth Frost podkreśla, że zdrowie uli jest związane ze stanem ekosystemów. Wylesianie i upraszczanie krajobrazu rolniczego mogą ograniczać różnorodność zasobów potrzebnych do budowania tej ochrony.
Czego badanie jeszcze nie rozstrzyga?
Część testów przeprowadzono na ekstraktach w warunkach laboratoryjnych. Ich działanie nie musi dokładnie odpowiadać efektom występującym wewnątrz ula, gdzie znaczenie mają rzeczywiste stężenia i wzajemne oddziaływania materiałów.
Zaobserwowane zależności nie rozstrzygają też wszystkich związków przyczynowych między składem chemicznym, mikrobiomem i zdrowiem kolonii.
Praca daje jednak spójny obraz odporności społecznej pszczół: obrona kolonii powstaje dzięki połączeniu właściwości owadów, produktów zgromadzonych w gnieździe i zasobów dostępnych poza nim. Dlatego ochrona różnorodnych siedlisk roślinnych może mieć znaczenie także dla niewidocznych mechanizmów utrzymujących zdrowie ula.
Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie ISME Communications .