Bumble mehiläiset lab kolooniassa. Leif Richardson, CC BY-NC-ND

Etsi tietoja itseravitsemuksesta, ja löydät todennäköisesti kuvaukset lukemattomista tavoista, joita me ihmiset käyttävät huumeita ongelmien ratkaisemiseksi. Itse asiassa biologisesti aktiivisten molekyylien, joista monet ovat kasveista, kulutus kehomme ja mielemme muuttamiseksi vaikuttaa olennaisesti ihmisen ominaisuudelta.

Mutta kasveilla on myös suuri merkitys monien eläinten ruokavaliossa. Kasvava tutkimusta ehdottaa, että jotkut eläimet voivat saada lääketieteellistä hyötyä kasvikemialta ja ehkä jopa etsiä näitä kemikaaleja sairaiden aikana. Simpanssit syövät tiettyjä lehtiä jotka ovat loiset tappavat ominaisuudet. Raskaana olevia norsuja on havaittu syövät kasvimateriaalia puista, joita ihmiset käyttävät työvoiman aiheuttamiseksi. Olet ehkä nähnyt myös lemmikkikoirasi tai kissasi syödä ruohoa - joka ei anna heille ravintoa - siinä mielessä, että se pyrkii itse hoitamaan pahoinvointia laukaisemalla oksentelua.

Tutkimuksessani olen tutkinut, miten tällaiset biologisesti aktiiviset yhdisteet vaikuttavat kimalaisille. Työntekijöiden kanssa olen havainnut, että tietyt nektarissa ja siitepölyssä luonnollisesti esiintyvät kasvikemikaalit voivat hyödyttää taudinaiheuttajia tartunnan saaneita mehiläisiä. Mehiläiset voivat jopa muuttaa syömiskäyttäytymistään tartunnan saaneen maksimoimaan näiden kemikaalien keräämisen. Voisiko kukkien luonnossa esiintyvät kasvikemikaalit olla osa ratkaisua luonnonvaraisten ja hallittujen mehiläisten huolestuttavaan laskuun?

Miksi kasvit tekevät näitä kemikaaleja?

Yhdisteiden päällä tehtaat tekevät "primaarisia" fotosynteesitehtäviä, kasvua ja lisääntymistä, kasvit myös syntetisoivat ns. Sekundaarisia metaboliittiyhdisteitä. Näillä molekyyleillä on monia tarkoituksia, mutta niiden joukossa on puolustus. Nämä kemikaalit tekevät lehdistä ja muista kudoksista epämiellyttäviä tai myrkyllisiä herbivoreille, jotka muuten joutuisivat pois.

Paljon tutkimukset koevoluutiosta keskitytään kasviperäisten kasviperäisten vuorovaikutusten kanssa, jotka ovat kasvin kemian välittämiä. Kasvien ja kasvinsuojelijoiden välinen "aseiden kilpailu" on pelannut pitkällä aikavälillä. Kasvinviljelijät sopeutuvat sietämään ja jopa erikoistuneet myrkyllisiin kasveihin, kun taas kasvit näyttävät kehittyneen uusia toksiineja pysyäkseen kuluttajiensa edessä.

Monarkaristen toukkien osalta suonmaito on sekä keittiökaappi että lääketieteellinen kaappi. Leif Richardson, CC BY-NC-ND

Kasvinsuojelijat voivat kokea etuja, kustannuksia tai molempien yhdistelmää, kun ne kuluttavat kasviperäisiä metaboliitteja. Esimerkiksi hallitsija perhonen toukat ovat erikoistuneita herbivores of milkweeds, jotka sisältävät myrkyllisiä steroideja kutsutaan cardenolides. Kun hallitsijat keskittyä Kardenolidit omassa kehossaan suojana saalistajia, kuten lintuja, vastaan, ne voivat myös kärsiä hidastuneesta kasvuvauhdista ja lisääntyneestä kuolleisuuden riskistä, joka johtuu altistumisesta näille myrkyllisille yhdisteille.

Mielenkiintoista on, että sekundaarisia metaboliitteja ei löydy vain lehdistä. He ovat myös läsnä kudoksissa, joiden ilmeinen tehtävä on houkutella eikä hylätä hedelmiä ja kukkia. Esimerkiksi on jo kauan tiedetty, että kukka-nektari sisältää tavallisesti sekundaarisia metaboliitteja, mukaan lukien ei-proteiinia olevat aminohapot, alkaloidit, fenolit, glykosidit ja terpenoidit. Kuitenkin vähän tiedetään, miten nämä kemikaalit vaikuttavat pölyttäjiin, kuten mehiläisiin.

Voisiko sekundääriset metaboliitit vaikuttaa kasvien vuorovaikutukseen pölyttäjien kanssa, samoin kuin ne vaikuttavat vuorovaikutukseen lehtikasvin kasviperäisten kuluttajien kanssa? Samoin kuin muut kasvilajit, mehiläiset voisivat hyötyä myös näiden kasviyhdisteiden käytöstä? Voisiko sekundäärinen metaboliitin kulutus auttaa mehiläisiä selviytymään luonnonvaraisten ja hallittujen mehiläisten vähenemiseen liittyvistä loista ja taudinaiheuttajista?

Kasvien yhdisteet vähentävät mehiläisten parasiitteja

Kollegoiden kanssa Rebecca Irwin Dartmouthin yliopistossa ja Lynn Adler Massachusettsin yliopistossa, Amherst, tutkin näitä kysymyksiä a uusi tutkimus. Havaitsimme, että kukka-nektarista löytyvien rakenteellisesti monipuolisten kasvi-sekundaaristen metaboliittiyhdisteiden joukko voi vähentää kuolleiden mehiläisten kuormitusta.

Laboratoriossa asetimme tartunnan yhteiselle itäiselle kimalaiselle (Bombus impatiens), jossa on alkueläinten suolen loinen, \ t Crithidia bombi, jonka tiedetään vähentävän kimalaisten pitkäikäisyyttä ja lisääntymiskykyä. Sitten syötimme mehiläisiä päivittäin joko pelkästään kontrollisakkaroosi-nektariruokavalioon tai sellaiseen, joka sisälsi yhden kahdeksasta sekundaarisesta metaboliitin yhdisteestä, joita luonnollisesti esiintyy kimalaisten luona nektarissa luonnonvaraisesti.

Viikon kuluttua laskimme loiset solut mehiläisissä. Kaiken kaikkiaan sekundäärisiä metaboliitteja sisältävä ruokavalio pienensi voimakkaasti mehiläisen taudin kuormitusta. Puolet yhdisteistä oli tilastollisesti merkitsevä vaikutus yksinään. Voimakkaimmin vaikuttava yhdiste oli tupakan alkaloidianabasiini, joka pieneni loisten kuormitusta enemmän kuin 80%; muut yhdisteet, jotka suojelivat mehiläisiä loista, sisälsivät toisen tupakan alkaloidin, nikotiinin, terpenoiditymolin, joka löytyi nokka-puun nektarista, ja katalpolia, iridoidista glykosidista, joka löytyy turtleheadin nektarista, itäisen Pohjois-Amerikan kosteikkotilasta.

Odotimme, että mehiläiset saattavat myös aiheuttaa kustannuksia, kun he käyttävät näitä yhdisteitä. Mutta huomasimme, että mikään kemikaaleista ei vaikuttanut mehiläisten pitkäikäisyyteen. Anabasiini, yhdiste, jolla on voimakkain parasiitti-vastainen hyöty, otti käyttöön lisääntymiskustannukset, mikä lisäsi mehiläisten kypsy- misen ja munien kypsymistä. Tästä viiveestä huolimatta kokeessamme ei ollut mitään eroja lopullisessa lisääntymistuotannossa.

Tämä tutkimus osoittaa selvästi, että luonnonvaraiset mehiläiset voivat hyötyä, kun ne kuluttavat luonnollisesti kukka-nektarissa esiintyviä sekundaarisia metaboliitteja. Ja mehiläisten elinikäinen altistuminen näille yhdisteille on todennäköisesti vielä suurempi, koska ne kuluttavat niitä myös siitepölyssä ja toukkina.

Muissa tutkimuksissa olemme havainneet todisteita siitä, että jotkut yhdisteet, joilla on parasiittivastainen toiminta, ovat mehiläisiä, kun niillä on loisia, mutta ei silloin, kun ne ovat terveitä. Ainakin joissakin yhteyksissä - mukaan lukien kenttäkokeilu luonnonvaraisten mehiläisten kanssa Crithidia bombi - kimalaiset tekevät ruokailuvalintoja vasteena loisen tilalle, kuten muutkin eläinlääkkeet.

Reseptilääke taisteleville beeepopulaatioille?

Entä sitten käytännön sovellukset: voisiko tämä tutkimus hyödyntää mehiläiskannan vähenemistä? Emme tiedä vielä. Tuloksemme viittaavat kuitenkin mielenkiintoisiin kysymyksiin maisemanhoidosta, pölyttäjien elinympäristöstä ja maatilojen käytännöistä.

Tulevassa työssä aiomme tutkia, johtaisivatko tiettyjen kasvien ja tilojen ympärille istuttamat kasvit terveempiä mehiläiskantoja. Ovatko alkuperäiset kasvit tärkeitä mehiläisten lääkeaineiden lähteitä, joiden kanssa heillä on pitkät evoluutiohistoriat? Voidaanko mehiläisten pölyttäjistä riippuvaisille tiloille, jotka saastuttavat ”ekosysteemipalvelua”, paremmin onnistua tukemaan mehiläisten terveyttä?

Nektarin ja siitepölyjen sekundaaristen metaboliittien toimittaminen sairaille mehiläisille ei todennäköisesti ole ainoa väline, joka on tarpeen näiden ekologisesti ja taloudellisesti tärkeiden eläinten pitkän aikavälin kestävyyden edistämiseksi. Näyttää kuitenkin siltä, ​​että tämä voisi olla ainakin osa ratkaisua. Maatalous voi tulla täysipainoiseksi ja myöntää, että luonnonvaraisten eläinten tarjoaman ekosysteemipalvelun hyödyntämiseksi meidän on otettava huomioon niiden elinympäristövaatimukset.

Tämä artikkeli julkaistiin alunperin Conversation.
Lue alkuperäinen artikkeli.

kirjailijasta

Leif Richardson on USDA: n kansallisen elintarvike - ja maatalousinstituutin tutkijatohtori Vermontin yliopisto. Hän työskentelee monipuolisissa vuorovaikutuksissa, jotka keskittyvät kasveihin ja niiden pölyttäjiin, erityisesti mehiläisiin. Hän tutkii, miten kasvi-kemikaali vaikuttaa kaupallisten mustikkojen luonnonvaraisten mehiläisten pölyttäjiin ja miten kasvin vuorovaikutus mykorritsan sienien kanssa vaikuttaa mehiläisten terveyteen. Toinen tutkimushyödyke on museomallitietojen hyödyntäminen Pohjois-Amerikan ja Euroopan kimalaisten vähenemisen malleja tutkittaessa. Käy hänen verkkosivuillaan: www.leifrichardson.org/

Leif Richardsonin laatima kirja:

{amazonWS: searchindex = Kirjat; avainsanat = 0691152225; maxresults = 1}