Bumble albine în colonia de laborator. Leif Richardson, CC BY-NC-ND
Căutați informații despre „auto-medicație” și veți găsi probabil descrieri ale nenumăratelor moduri în care noi oamenii folosim droguri pentru a rezolva problemele. De fapt, consumul de molecule biologic active - dintre care multe provin de la plante - pentru a ne schimba corpul și mintea pare o trăsătură esențial umană.
Dar și plantele apar în mod evident în dietele multor animale. O creștere corp de cercetare sugerează că unele animale pot obține beneficii medicinale din chimia plantelor și poate căuta chiar și aceste substanțe chimice atunci când sunt bolnavi. Cimpanzeii mănâncă anumite frunze care au proprietăți de ucidere a paraziților. Au fost observate elefanți gravide mâncarea materialului vegetal din copaci pe care oamenii îi folosesc pentru a induce travaliul. Este posibil să fi văzut chiar că câinele sau pisica dvs. mănâncă iarbă - ceea ce nu le oferă nutriție - în ceea ce se crede a fi un efort de auto-tratare a greaței prin declanșarea vărsăturilor.
În cercetarea mea, am analizat modul în care albinele sunt afectate de aceste tipuri de compuși biologic activi. Alături de colegi, am constatat că anumite substanțe chimice vegetale prezente în mod natural în nectar și polen pot beneficia albinele infectate cu agenți patogeni. Albinele pot chiar să-și schimbe comportamentul de hrănire atunci când sunt infectate pentru a maximiza colectarea acestor substanțe chimice. Ar putea fi substanțele chimice vegetale naturale din flori să facă parte dintr-o soluție la scăderea îngrijorătoare a albinelor sălbatice și gestionate?
De ce plantele produc aceste substanțe chimice?
Pe lângă compușii pe care îi fac plantele pentru a îndeplini sarcinile „primare” de fotosinteză, creștere și reproducere, plantele sintetizează și așa-numiții compuși metaboliți secundari. Aceste molecule au multe scopuri, dar principalul dintre ele este apărarea. Aceste substanțe chimice fac frunzele și alte țesuturi neplăcute sau toxice pentru ierbivore care altfel s-ar distruge.
Multe studii de coevolutie centru pe interacțiunile plante-erbivore mediate de chimia plantelor. O „cursă a înarmărilor” între plante și erbivore s-a desfășurat pe scări îndelungate, iar erbivorele se adaptează pentru a tolera și chiar se specializează în plante toxice, în timp ce plantele par să fi dezvoltat noi toxine pentru a rămâne înaintea consumatorilor lor.
Pentru larvele monarh, lapte de mlaștină este atât dulap de bucătărie, cât și dulap pentru medicamente. Leif Richardson, CC BY-NC-ND
Erbivorii pot prezenta beneficii, costuri sau o combinație a ambelor atunci când consumă metaboliți secundari ai plantelor. De exemplu, larvele de fluture monarh sunt erbivore specializate din lapte, care conțin steroizi toxici numiți cardenolide. În timp ce monarhi concentrați selectiv cardenolide în propriul corp ca apărare împotriva prădătorilor, cum ar fi păsările, pot suferi, de asemenea, o rată de creștere încetinită și un risc crescut de mortalitate ca urmare a expunerii la acești compuși toxici.
Interesant este că metaboliții secundari nu se găsesc numai în frunze. De asemenea, sunt prezenți în țesuturi a căror funcție aparentă este de a atrage mai degrabă decât de a respinge - inclusiv fructe și flori. De exemplu, se știe de mult că nectarul floral conține în mod obișnuit metaboliți secundari, inclusiv aminoacizi neproteici, alcaloizi, fenolici, glicozide și terpenoide. Cu toate acestea, se știe puțin despre cum sau dacă aceste substanțe chimice afectează polenizatorii, cum ar fi albinele.
Ar putea metaboliții secundari să influențeze interacțiunile plantelor cu polenizatorii, la fel cum afectează interacțiunile cu consumatorii erbivori de țesut frunzal? La fel ca alți erbivori, ar putea beneficia și albinele consumând acești compuși vegetali? Ar putea consumul secundar de metaboliți să ajute albinele să facă față paraziților și agenților patogeni implicați în declinul albinelor sălbatice și gestionate?
Compușii vegetali scad paraziții la albine
Cu colegii din laboratoarele din Rebecca Irwin la Dartmouth College și Lynn Adler la Universitatea din Massachusetts, Amherst, am investigat aceste întrebări într-un nou studiu. Am constatat că o gamă diversificată structural de compuși metaboliți secundari vegetali găsiți în nectarul floral poate reduce încărcătura de paraziți a albinelor.
Într-un laborator, am infectat albinele comune de estimpatiens bombus) cu un parazit intestinal protozoar, Crithidia bombe, despre care se știe că reduce longevitatea albinelor și succesul reproductiv. Apoi am hrănit albinele zilnic fie cu o dietă de control numai cu zahăr, fie cu una care conține unul din opt compuși metaboliți secundari care apar în mod natural în nectarul plantelor vizitate de bondari în sălbăticie.
După o săptămână, am numărat celulele parazite în intestine de albine. În general, o dietă care conține metaboliți secundari a redus puternic încărcătura bolii albinelor. Jumătate din compuși au avut un efect semnificativ statistic. Compusul cu cel mai puternic efect a fost alcaloidul din tutun anabazin, care a redus încărcătura de paraziți cu peste 80%; alți compuși care protejau albinele de paraziți includeau un alt alcaloid din tutun, nicotina, terpenoidul timol, găsit în nectarul copacilor de tufiș, și catalpol, un glicozid iridoid găsit în nectarul capului de broască țestoasă, o plantă a zonei umede din estul Americii de Nord.
Ne-am așteptat ca albinele să suporte costuri și atunci când vor consuma acești compuși. Dar am constatat că niciuna dintre substanțele chimice nu a avut efect asupra longevității albinelor. Anabazina, compusul cu cel mai puternic beneficiu antiparazitar, a impus un cost reproductiv, crescând numărul de zile necesare albinelor pentru maturizarea și depunerea ouălor. În ciuda acestei întârzieri, totuși, nu au existat diferențe în producția finală de reproducere în experimentul nostru.
Această cercetare demonstrează în mod clar că albinele sălbatice pot beneficia atunci când consumă metaboliții secundari prezenți în mod natural în nectarul floral. Iar expunerea pe durata vieții albinelor la acești compuși este probabil și mai mare, deoarece le consumă și în polen și ca larvă.
În alte cercetări, am descoperit dovezi că unii dintre compușii cu funcție antiparazitară sunt căutați de albine atunci când au paraziți, dar nu și atunci când sunt sănătoși. Cel puțin în anumite contexte - inclusiv un experiment de câmp cu albine sălbatice infectate în mod natural cu Crithidia bombe - albinele fac alegeri furajere ca răspuns la starea de parazit, similar cu alte animale care se auto-medicează.
O prescripție pentru populația de albine care se luptă?
Deci, ce se întâmplă cu aplicațiile practice: această cercetare ar putea fi folosită pentru a ajuta la scăderea populației de albine? Nu știm încă. Cu toate acestea, descoperirile noastre sugerează câteva întrebări interesante despre gestionarea peisajului, grădinăritul habitatului polenizatorului și practicile agricole.
În lucrările viitoare, intenționăm să investigăm dacă plantarea anumitor plante în jurul stupinelor și fermelor ar duce la populații mai sănătoase de albine. Sunt plantele native surse importante de compuși medicinali pentru albine cu care împărtășesc istorii evolutive îndelungate? Pot fermele care depind de polenizatorii sălbatici de albine pentru furnizarea „serviciului ecosistemic” de polenizare pot fi mai bine gestionate pentru a sprijini sănătatea albinelor?
Livrarea metaboliților secundari de nectar și polen către albinele bolnave nu este probabil singurul instrument necesar pentru a promova sustenabilitatea pe termen lung a acestor animale importante din punct de vedere ecologic și economic. Dar se pare că aceasta ar putea fi cel puțin o parte a soluției. Agricultura ar putea intra într-un cerc complet, recunoscând că, pentru a beneficia de un serviciu ecosistem oferit de animale sălbatice, trebuie să luăm în considerare cerințele lor de habitat.
Acest articol a fost publicat inițial Conversaţie.
Citeste Articol original.
Despre autor
Leif Richardson este cercetător postdoctoral al Institutului Național de Alimentație și Agricultură al USDA la Universitatea din Vermont. Lucrează la interacțiuni multispeciale axate pe plante și polenizatori ai acestora, în special albine. El studiază modul în care polenizatorii de albine sălbatici ai afinei comerciale sunt afectați de chimia plantelor și modul în care interacțiunile plantelor cu ciuperci micorizale afectează sănătatea albinelor. Un alt interes de cercetare este utilizarea datelor despre specimenele muzeelor pentru a studia tiparele de declin la speciile de albine bumble din America de Nord și Europa. Vizitați site-ul său: www.leifrichardson.org/
Cartea în co-autorie a lui Leif Richardson:
{amazonWS: searchindex = Books; keywords = 0691152225; maxresults = 1}
