Внутри пчелиного брюшка: пристальный взгляд на микробиом кишечника пчёл

Бактерии и грибы из окружающей среды, попадающие в кишечник медоносных пчёл, могут быть важны для их выживания в меняющемся мире, поскольку популяции пчёл сокращаются из-за пестицидов, плохого питания, разрушения среды обитания и снижения генетического разнообразия.

Кишечник пчёл населяет множество микробов, выполняющих жизненно важные функции: от помощи в пищеварении до расщепления токсинов и защиты от паразитов. "Здоровый микробиом кишечника делает пчёл более устойчивыми к таким угрозам, как патогены и изменение климата", — говорит научный сотрудник KAUST Рамона Марасско.

Обширные исследования микробиома европейской медоносной пчелы (Apis mellifera) были сосредоточены на нескольких специфичных для пчёл (основных) бактериях, чьи функции и распределение в кишечнике теперь хорошо изучены. Однако остаются малоизученными второстепенные члены микробиома, такие как бактерии и грибы, которых пчёлы случайно проглатывают во время сбора пищи.

Команда под руководством Даниэле Даффонкьо собрала сотни пчёл, свободно собиравших нектар с местных цветов на участках в Италии и Саудовской Аравии. Исследователи извлекли весь кишечник каждой пчелы и использовали секвенирование генома для анализа бактериального сообщества в каждом из четырёх основных отделов кишечника. "Сложность заключалась в том, чтобы отделить каждый отдел кишечника, не высвободив его содержимое, которое могло бы загрязнить микробные сообщества других отделов", — говорит постдок и соавтор Маттео Каллегари. Поэтому кишечники замораживали при -20 градусах Цельсия перед аккуратным рассечением.

Как и ожидалось, основные бактерии составляли до 98% от общего бактериального сообщества. Однако оставшаяся небольшая часть включала 164 операционные таксономические единицы (аналог видов) бактерий и 118 — грибов, по сравнению с всего 32 видами основных бактерий.

Команда с удивлением обнаружила, что разнообразие и обилие всех трёх микробных компонентов варьировались вдоль кишечника. "Каждый отдел кишечника имеет различные физические и экологические свойства, такие как pH, концентрация сахара и уровень кислорода", — говорит Марасско. "Следовательно, выжить и быть метаболически активными там могут только бактерии и грибы, способные справиться с уникальными условиями конкретного отдела".

Используя предыдущие таксономические данные, команда предсказала, как каждая из бактерий окружающей среды может помогать пчеле-хозяину. Возможные функции включали производство антибиотиков, расщепление токсичных веществ, метаболизм углеводов, переваривание аминокислот и жиров, а также распределение питательных веществ. Грибы в основном были ферментативными дрожжами, которые часто важны для пищеварения.

"Наши результаты позволяют предположить, что эти довольно малоизученные второстепенные микробы могут стать важными игроками в необычных условиях окружающей среды, таких как климатический стресс", — говорит Даффонкьо. "Сейчас мы изучаем их функции, чтобы понять, как медоносные пчёлы реагируют в таком изменчивом мире".