Пчёлы взаимодействуют с бо́льшим числом особей, когда их кишечник богат здоровой микрофлорой

У человека в кишечнике обитают сотни видов бактерий, тогда как у большинства пчёл — всего девять.

Возьмите медоносную пчелу-работницу практически из любой точки Земли, загляните ей в кишечник — и с наибольшей вероятностью вы обнаружите там всего девять типов бактерий.

Удивительное постоянство этого микробного набора по всей планете — сходное у разных видов, включая социальных шмелей — указывает на то, что эти бактерии играют какую-то фундаментальную роль в выживании медоносных пчёл. Исследование, опубликованное на этой неделе в журнале Nature Ecology and Evolution, отчасти объясняет почему: пчёлы со здоровыми микробными партнёрами во взрослом возрасте имеют более сложные социальные связи и даже отличаются по химическому составу мозга от пчёл со стерильным кишечником.

Микробиом кишечника — сообщество бактерий, грибов и других микроорганизмов, обитающих внутри нас, — играет потенциально огромную, но пока загадочную роль у многих животных. Возможно, он даже формирует познавательные способности человека. «Ось „кишечник — мозг“ представляет огромный интерес с эволюционной точки зрения, потому что кишечные симбионты, вероятно, уже существовали, когда формировались первые нервные системы», — говорит Джоанито Либерти, ведущий автор статьи, эволюционный биолог из Лозаннского университета (Швейцария). Есть некоторые признаки того, что микробы могут влиять на наше поведение, — но, в отличие от пчёл, у нас внутри сотни видов организмов, что сильно затрудняет установление причинно-следственных связей.

И в этом исследовании роль кишечных бактерий проявилась очень отчётливо. «Это [открытие] действительно показывает, что микробиом кишечника может иметь жизненно важное значение для функционирования улья», — говорит Либерти. Эта ключевая роль кишечных бактерий может также помочь объяснить уязвимость пчёл перед угрозами, создаваемыми человеком, — особенно перед агрохимикатами.

Медоносные пчёлы особенно хорошо подходят для микробных экспериментов, потому что они рождаются стерильными, в отличие от человеческих младенцев. Пчёлы приобретают свой микробный набор только во взрослом возрасте, когда начинают взаимодействовать с другими членами улья. Извлекая из улья несколькихдневных личинок и выращивая их в стерильных условиях, исследователи могут получить «чистых» пчёл без единой капли антибиотиков. Половине из них учёные заново ввели бактерии из лабораторного микробного банка. Остальные выросли стерильными.

Эти стерильные пчёлы не проявляли явных признаков неблагополучия — например, плохо не летали и не падали замертво, по крайней мере в течение 10-дневного периода наблюдения. Они просто не общались так, как их собратья с полноценным микробиомом. Они гораздо реже соприкасались головами с другими пчёлами — а в пчелином мире это означает обмен пищей или информацией. «Они также взаимодействовали более хаотично и более равномерно с остальной группой, — говорит Либерти. — Похоже, что микробиом кишечника заставлял этих пчёл заводить „друзей“».

Возможно, это звучит как преимущество — иметь эгалитарных пчёл, но Либерти утверждает, что колония с множеством специализированных связей на самом деле лучше справляется со сложностями окружающего мира. «Не все делают всё одновременно, — объясняет он. — Если ты занимаешься уходом за расплодом, тебе не важно, нашли ли фуражиры источник пищи, — тебе нужна информация о расплоде».

Когда команда заглянула внутрь пчёл, они обнаружили различия вплоть до функционирования ДНК. Из 60 различных химических веществ, измеренных в мозге пчёл, треть была менее обильна у стерильной популяции. Четыре конкретные аминокислоты, которые были гораздо более распространены у пчёл с бактериями, были непосредственно вовлечены в нейропередачу или снабжение мозга топливом. В самой мозговой ткани пострадали гены, отвечающие за память, зрение, обоняние и вкус, — по сути, микробиом вмешивался в работу механизмов копирования, которые переводят эти гены в химические вещества.

«Возможно, микробиом не оказывает прямого влияния на выживание пчёл, — говорит Либерти. — Но если их мозг работает не в полную силу, то они, конечно, будут менее эффективно запасать собранную пищу, производить необходимый мёд, и в конечном счёте это скажется на выживании всего улья».

Это может помочь объяснить, почему дикие и домашние популяции пчёл испытывают такой стресс. За последнее десятилетие исследования показали, что высокие дозы распространённого гербицида нарушают микробиом медоносных пчёл. Этот гербицид может влиять на способность к обучению и сенсорные навыки, не убивая пчёл напрямую.

Хотя некоторые виды сельскохозяйственного воздействия могут влиять на насекомых опосредованно — через микробиом, они также могут оказывать и прямое действие в зависимости от дозы, отмечает Либерти. Исследование, соавтором которого он был в начале этого года, показало, что хроническое воздействие пестицидов и гербицидов в низких дозах (что, вероятно, ближе к реальным условиям) нарушало обмен веществ у пчёл, но при этом не меняло их микробиом. Учёные уже доказали, что многие распространённые пестициды, гербициды, фунгициды и даже антибиотики могут напрямую отравлять медоносных пчёл.

Возможно, микробиом — это ещё один важнейший аспект биологии медоносных пчёл, который мы незаметно для себя нарушаем.

Philip Kiefer “Bees make more friends when they’re full of healthy gut bacteria”

Перевод статьи «Bees make more friends when they’re full of healthy gut bacteria» автора Philip Kiefer, оригинал доступен по ссылке. Лицензия: CC BY. Изменения: переведено на русский язык

Фото: Медоносные пчелы рождаются без кишечной микрофлоры и приобретают своих микробных компаньонов незадолго до достижения взрослого возраста. PetroP/Deposit Photos