Паразити медоносних бджіл, кліщі варроа харчуються жировими органами, а не кров’ю

Колонії медоносних бджіл у всьому світі знаходяться під загрозою різноманітних загроз, включаючи пестициди, хвороби, неправильне харчування та втрату середовища проживання. Недавні дослідження показують, що одна загроза стоїть значно вище інших: паразитичний кліщ, Varroa destructor, який спеціалізується на нападі на медоносних бджіл.

Протягом десятиліть дослідники припускали, що кліщі варроа харчуються кров’ю, як і багато їх двоюрідні брати. Але нові дослідження, проведені під керівництвом Університету штату Меріленд, припускають, що кліщі варроа натомість мають ненажерливий апетит до органу медоносної бджоли, який називається жировим тілом, який виконує багато тих самих життєво важливих функцій, які виконує печінка людини, зберігаючи при цьому їжу та сприяючи бджолам 'імунна система.

Дослідження, опубліковане в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences 14 січня 2019 року, може змінити уявлення дослідників про первинні загрози медоносним бджолам, одночасно вказавши шлях до більш ефективного лікування кліщів у майбутньому.

"Дослідники бджіл часто посилаються на три ПС: паразити, пестициди та погане харчування. Багато досліджень показали, що варроа є найбільшою проблемою. Але, коли варроа скомпрометований, колонії також більш сприйнятливі до двох інших", - сказав випускник UMD Семюел Ремзі ( Ph.D. '18, ентомологія), провідний автор статті. "Тепер, коли ми знаємо, що жирове тіло є метою варроа, цей зв’язок стає набагато очевиднішим. Втрата жирової тканини знижує здатність бджоли детоксифікувати пестициди і позбавляє їх життєво важливих запасів їжі. Жирове тіло є надзвичайно важливим для виживання медоносної бджоли . "

На додаток до розщеплення токсинів та зберігання поживних речовин, жирові тіла медоносних бджіл виробляють антиоксиданти та допомагають управляти імунною системою. Жирові органи також відіграють важливу роль у процесі метаморфози, регулюючи терміни та активність ключових гормонів. Жирові тіла також виробляють віск, який покриває частини екзоскелетів бджіл, утримуючи воду та хвороби.

За словами Ремсі, припущення, що кліщі варроа споживають кров медоносних бджіл (точніше називається гемолімфою у комах), зберігається з часу публікації першої статті на цю тему в 1960-х роках. Оскільки цей документ був написаний російською мовою, Ремзі сказав, що багато дослідників вирішили цитувати перші англомовні статті, в яких цитується оригінальне дослідження.

"Початкової роботи було достатньо, щоб показати загальний обсяг їжі, споживаної кліщем", - додав Ремзі. "Це може бути набагато простіше цитувати нещодавній резюме замість оригінальної роботи. Якби перша стаття була прочитана ширше, багато людей могли б поставити під сумнів ці припущення раніше".

Ремзі зазначив кілька спостережень, які змусили його поставити під сумнів питання, чи харчуються кліщі варроа чимось іншим, крім гемолімфи. По-перше, в гемолімфі комах дуже мало поживних речовин. Щоб рости і розмножуватися такими темпами, як кліщі варроа, їм слід споживати набагато більше гемолімфи, ніж вони могли б отримати від однієї бджоли.

По-друге, екскременти кліщів варроа дуже сухі - на відміну від того, що можна було б очікувати від цілком рідкої дієти на крові. Нарешті, ротовий апарат кліщів варроа, як видається, пристосований для перетравлення м’яких тканин ферментами, а потім споживання отриманої каші. На відміну від них, кліщі, що годують кров’ю, мають дуже різний ротовий апарат, спеціально пристосований для проколювання мембран і всмоктування рідини.

Першим і найпростішим експериментом, проведеним Ремзі та його співробітниками, було спостереження, де на тілах бджіл кліщі варроа, як правило, прикріплюються для годування. Якби кліщі хапалися за випадкові місця, Ремзі міркував, що це може припустити, що вони насправді харчуються гемолімфою, яка рівномірно розподіляється по всьому тілу. З іншого боку, якби у них була улюблена ділянка на тілі, це могло б надати важливий підказку для бажаної їжі.

"Коли вони харчуються незрілими бджолами, кліщі їдять де завгодно. Але у дорослих бджіл ми виявили дуже сильну перевагу нижній частині живота бджіл", - сказав Ремзі. "Понад 90 відсотків кліщів ми виявили у дорослих, яких там годують. Як правило, жирова тканина тіла поширюється по тілах незрілих бджіл. По мірі дорослішання бджіл тканина мігрує на нижню частину живота. ігнорувати, але нам потрібні були нові докази ".

Потім Ремзі та його команда безпосередньо знімали місця ран, де кліщі варроа гризли живіт бджіл. Використовуючи техніку, яка називається заморожуванням, гідророзрив, дослідники використовували рідкий азот для заморожування кліщів та їх бджіл-господарів, фактично роблячи фізичний "знімок" звичок харчування кліщів у дії. Використовуючи потужні скануючі електронні мікроскопи для візуалізації місць поранення, Ремзі побачив чіткі докази того, що кліщі харчуються жировою тканиною тіла.

"Зображення дали нам чудовий огляд місць поранення та того, що робили ротові апарати кліщів", - сказав Рамзі. "Ми могли бачити перетравлені шматочки жирових клітин тіла. Кліщі перетворювали бджіл у" крем з медового бджолиного супу ". Організм розміром із бджолине обличчя піднімається і їсть орган. Це страшно. Але ми ще не могли перевірити, що кров також не споживається ".

Щоб ще більше підкріпити свою справу, Рамсі та його колеги годували бджіл одним із двох флуоресцентних барвників: ураніном, водорозчинним барвником, який світиться жовтим, і Нілом червоним, жиророзчинним барвником, який світиться червоним. Якщо кліщі споживали гемолімфу, Ремзі очікував побачити яскраво-жовте сяйво в животі кліщів після годування. Якщо вони харчувались жирними тілами, з іншого боку, Ремзі передбачав виразне червоне світіння.

"Коли ми побачили кишечник першого кліща, він світився яскраво-червоним, як сонце. Це було підтвердженням того, що жирове тіло споживалося", - сказав Рамсі. "Ми говорили про цих кліщів, як про вампірів, але вони ні. Вони більше схожі на перевертнів. Ми намагалися пробити через них кіл, але виявляється, нам потрібна була срібна куля".

Щоб забити прислів'я кінцевим цвяхом у труну ідеї, що кліщі харчуються гемолімфою, Ремзі провів останній експеримент. По-перше, він старанно вдосконалив здатність вирощувати кліщ варроа за штучним дієтичним режимом - навряд чи просте завдання для паразита, який віддає перевагу харчуванню від живого господаря. Потім він годував їх дієтами, складеними з гемолімфи або жирової тканини тіла, з кількома сумішами обох для хорошої міри.

Результати були вражаючими: кліщі, які харчувались чистою гемолімфою, голодували, а ті, що годували жировою тканиною тіла, процвітали і навіть виробляли яйця.

"Ці результати потенційно можуть змінити наше розуміння шкоди, завданої бджолам кліщами", - сказав Денніс ван Енгельсдорп, професор ентомології в UMD і співавтор дослідження, який також виконував функції радника Рамсі. "Жирові тіла виконують стільки важливих функцій для бджіл. Зараз набагато більше сенсу спостерігати, як шкода окремим бджолам відіграє таким чином, що ми вже знаємо, що варроа завдає шкоди медоносним сім'ям. Важливо, що це також відкриває так багато нових можливостей для більш ефективного лікування та цілеспрямованих підходів до боротьби з кліщами ".