Пробиотики положительно влияют на здоровье медоносных пчел, показало исследование
Широкое использование пестицидов и сокращение разнообразия цветов в окружающей среде повысили восприимчивость медоносных пчел к инфекционным заболеваниям, угрожая их роли в адекватном опылении сельскохозяйственных культур. Чтобы противостоять сокращению популяции пчел, исследовательская группа, включающая ученых из Университета Западного Онтарио, показала, что определенные пробиотические бактерии можно использовать для защиты от болезней и улучшения общего здоровья улья.
В новом исследовании, опубликованном в The ISME Journal, ученые использовали два метода доставки пробиотиков в ульи крупных коммерческих пасек в Калифорнии — пробиотическую пчелиную лепешку (pollen patty) и спрей-систему. Оба метода продемонстрировали ряд преимуществ для здоровья, связанных с добавкой.
"Мы склонны думать о пчелах просто как об организмах самих по себе. Но на самом деле пчелы совместно эволюционировали со множеством других организмов: растениями, которыми они питаются, и бактериями, живущими в их кишечнике. Эти бактерии функционально очень важны для пчел — для пищеварения и усвоения питательных веществ. Это симбиотические отношения", — говорит Грэм Томпсон, профессор биологии.
Тестирование в реальных условиях
Хотя команда из Университета Западного Онтарио в сотрудничестве с Исследовательским институтом Лоусона ранее уже изучала три штамма пробиотиков и показала их пользу для пчел, данное исследование стало крупнейшим полевым исследованием такого рода на сегодняшний день.
"Увидеть эффект в лаборатории — одно дело, но увидеть его в реальном мире — совсем другое. После обработки ульев пробиотиками с помощью BioPatty и нового спрея мы отслеживали различные последствия и обнаружили устойчивый эффект в их способности противостоять целому ряду очень распространенных заболеваний", — пояснил Томпсон.
Разработанные учеными пробиотики специально предназначены для усиления основной микробиоты кишечника пчелы, чтобы повысить их иммунитет и предоставить жизнеспособную альтернативу антибиотикам.
"Сейчас большинство пчеловодов обрабатывают свои ульи антибиотиками для предотвращения инфекционных заболеваний. К сожалению, такое лечение имеет много негативных побочных эффектов, включая развитие резистентности и нецелевое воздействие на здоровье из-за вреда препаратов для полезных микробов. Нам нужны другие решения для улучшения здоровья пчел, особенно устойчивые, и мы считаем, что пробиотики могут быть осуществимым вариантом", — отметил Брендан Дейсли, бывший аспирант.
Исследователи подчеркивают, что часть цели тестирования методов доставки — обеспечить легкий переход от науки к практике.
"Пчеловод должен иметь возможность применить пробиотики в улье, и мы пытаемся облегчить ему эту задачу. Мы стремимся сделать решение практичным, простым в использовании и доказавшим свою эффективность — в этом суть трансляционной науки. Не каждый бактериальный штамм работает, и даже некоторые коммерческие продукты не доказали свою эффективность. Ключ — в выборе правильных штаммов и доказательстве их эффективности в реальном мире", — сказал Грегор Рейд, профессор-эмерит и эксперт по пробиотикам.
Команда тесно сотрудничает с SeedLabs, чтобы продвигать свои исследования среди крупных игроков в мире пчеловодства.
Исследования пчел в университете
Следующий этап исследований продолжается этим летом в экспериментальных пасеках университета. Студенты будут изучать, как пробиотики влияют на социальное поведение пчел, чтобы понять так называемую "ось кишечник-мозг" (gut-brain-axis). То есть, как пробиотические бактерии влияют на мозг.
"Идея захватывающая, потому что она показывает, что кишечник и мозг фактически общаются друг с другом через миллионы бактерий, которые выделяют или индуцируют специфические химические вещества и нейросоединения, влияющие на активность мозга и поведение, такое как груминг или чистка. Ранее это изучалось только на индивидуальном уровне. А пчелы — социальные насекомые. Поэтому мы хотим увидеть, могут ли пробиотические организмы улучшить фуражировочное и гигиеническое поведение", — объясняет аспирантка Анна Чернышова.
Исследователи также сравнивают ульи, обработанные пробиотиками, с теми, что обработаны антибиотиками, чтобы увидеть, какие показывают лучшие результаты. С помощью ловушек для пыльцы (pollen traps) они могут оценить общее производство пыльцы и определить, в ульях каких пчел посещается большее разнообразие цветов.
Магистрантка Софи Киллам изучает, как манипуляции с микробиомом кишечника пчел влияют на то, как рабочие пчелы обнаруживают и удаляют больной расплод из улья. Она будет использовать видео, радиочастотные метки и другие наблюдения для мониторинга поведения насекомых.
"Пчелы — это экономически и экологически важные насекомые для растений, животных и людей. А поскольку они живут в этих больших и сплоченных колониях близко к людям и промышленности, они восприимчивы к болезням. Изучение того, как мы можем поддерживать их здоровье и благополучие через естественные механизмы, действительно важно", — сказала Киллам.