Медоносні бджоли можуть допомогти відстежувати втрату родючості у комах через кліматичні зміни

Дослідження можуть допомогти відстежити, як тепло впливає на клітини сперми

Нові дослідження Університету Британської Колумбії та Університету штату Північна Кароліна можуть допомогти вченим простежити, як зміна клімату впливає на птахів і бджіл. медоносних бджіл.

Тепло може вбити сперматозоїди по всьому царству тварин, проте є кілька способів контролювати вплив тепла на запилювачів, таких як медоносні бджоли, які життєво важливі для екосистем та сільського господарства у всьому світі.

У дослідженні, опублікованому в Nature Sustainability, дослідники використовували метод, який називається мас-спектрометрією, для аналізу сперми, що зберігається в маточних бджолиних матках, і виявили п’ять білків, які активуються, коли маток піддають дії екстремальних температур.

Білки можуть бути використані як інструмент для контролю за тепловим стресом у бджолиних маток та служать звукозбірником для більших втрат родючості комах внаслідок кліматичних змін.

"Подібно до того, як рівень холестерину використовується для вказівки на ризик серцевих захворювань у людей, ці білки можуть свідчити про те, чи пережила бджола-матка тепловий стрес", - сказала провідний автор Елісон МакАфі, біохімік із лабораторії Майкла Сміта в UBC та постдок в NC Держава. "Якщо ми починаємо спостерігати, як у бджіл з’являється закономірність теплового удару, саме тоді нам справді потрібно починати турбуватися про інших комах".

Хоча медоносні бджоли досить стійкі в порівнянні з іншими несоціальними комахами, вони є корисним проксі-сервером, оскільки ними керують люди у всьому світі, і з них легко взяти проби.

Особливо зацікавили дослідників бджолині матки, оскільки їх відтворювальна здатність безпосередньо пов’язана з продуктивністю колонії. Якщо сперма, яку зберігає матка, пошкоджена, вона може "зазнати невдачі", коли їй вже не вистачає живої сперми, щоб виробити достатньо дронів і робочих бджіл для утримання колонії.

"Ми хотіли з'ясувати, які" безпечні "температури для бджолиних маток, і вивчити два потенційні шляхи впливу тепла: під час звичайних перевезень і всередині колоній", - сказав МакАфі. "Ця інформація дійсно важлива для пасічників, які часто не мають можливості сказати, в якому стані перебувають матки. Це може мати справді суттєвий вплив на їх якість і якість колоній".

Спочатку Макафі встановив, яким є поріг "відмови" матки і скільки тепла вони можуть витримати, піддаючи їх дії діапазону температур і тривалості.

"Наші дані свідчать про те, що температури від 15 до 38 градусів Цельсія є безпечними для маток", - сказав Макафі. "Понад 38 градусів відсоток живої сперми впав до рівня або нижче рівня, який ми спостерігаємо у невдалих маток, порівняно зі здоровими матками, що на 11,5% менше, ніж у нормальних 90%".

Потім дослідники розмістили реєстратори температури у семи внутрішніх відправленнях королеви наземним транспортом та одному по повітрю. Вони виявили, що в одній упаковці спостерігався стрибок температури до 38 градусів Цельсія, а в одній - до чотирьох градусів Цельсія.

"Ці результати можуть допомогти створити кращі настанови щодо безпечного транспортування бджолиних маток та допомогти покупцям і продавцям відстежувати якість маток", - сказав співавтор Леонард Фостер, професор лабораторії Майкла Сміта з UBC.

Хоча бджолині сім’ї, як правило, добре регулюють температуру у вуликах, дослідники хотіли знати, наскільки температура насправді коливалась. Вони зафіксували температуру в трьох вуликах у серпні в Ель Сентро, штат Каліфорнія, коли температура навколишнього середовища в тіні під кожним вуликом сягала до 45 градусів Цельсія.

Вони виявили, що у всіх трьох вуликах температура на двох крайніх рамах піднімалася на 40 градусів за Цельсієм протягом двох-п'яти годин, тоді як у двох вуликах температура перевищувала 38 градусів за Цельсієм на один-два рами ближче до ядра.

"Це говорить нам про те, що здатність колонії до терморегуляції починає руйнуватися в сильну спеку, і матки можуть бути вразливими до теплового стресу навіть усередині вулика", - сказав співавтор Джефф Петтіс, незалежний консультант з досліджень і колишній вчений USDA-ARS.

Встановивши ці ключові параметри, дослідники продовжуватимуть вдосконалювати використання білкової сигнатури для моніторингу теплового стресу серед бджолиних маток.

"Білки можуть змінюватися досить легко, тому ми хочемо з'ясувати, як довго тривають ці підписи, і як це може вплинути на нашу здатність виявляти ці теплові стресові явища", - сказав Макафі. "Я також хочу з'ясувати, чи можемо ми ідентифікувати подібні маркери впливу холоду та пестицидів, щоб ми могли приймати більше обгрунтованих доказових рішень щодо управління. Якщо ми можемо використовувати ті самі маркери як частину ширшої програми біомоніторингу, то це вдвічі корисніше . "