Naukowcy odkryli, czego brakowało pszczołom. Dzięki nowej diecie kolonie rosły nawet 15 razy szybciej

Pszczoły miodne od lat zmagają się z coraz trudniejszymi warunkami do życia. Zmiany klimatu, intensywne rolnictwo, choroby, pasożyty i pestycydy osłabiają całe kolonie, a jednym z mniej widocznych, lecz bardzo poważnych problemów okazuje się niedobór odpowiednich składników odżywczych. Teraz naukowcy opracowali rozwiązanie, które może realnie pomóc tym niezwykle ważnym zapylaczom.

Zespół badaczy pod kierownictwem Uniwersytetu Oksfordzkiego, we współpracy z Royal Botanic Gardens Kew, University of Greenwich oraz Technical University of Denmark, stworzył nowatorski suplement diety dla pszczół. Jego zadaniem jest odtworzenie najważniejszych składników odżywczych, które owady zwykle pozyskują z pyłku kwiatowego. Wyniki badań opublikowano na łamach czasopisma „Nature”.

Największe wrażenie zrobiły rezultaty kontrolowanych testów. Kolonie karmione nową dietą wytwarzały nawet piętnaście razy więcej młodych, które osiągały stadium poczwarki, niż kolonie otrzymujące standardowy pokarm zastępczy. To nie tylko wyraźny wzrost liczebności, ale także sygnał, że odpowiednio dobrana dieta może znacząco poprawić kondycję całej rodziny pszczelej.

Pszczołom brakuje nie tylko kalorii, ale konkretnych składników

Podstawowym pożywieniem pszczół miodnych jest pyłek. To właśnie on dostarcza im niezbędnych lipidów, w tym steroli, które odgrywają kluczową rolę w rozwoju i wzroście. Problem polega na tym, że współczesne środowisko dostarcza pszczołom coraz mniej zróżnicowanego pyłku. Uboższa baza roślin, zmiany klimatyczne i uprzemysłowione rolnictwo sprawiają, że owady coraz częściej nie otrzymują wszystkich potrzebnych substancji.

Pszczelarze próbują wspierać kolonie sztucznymi zamiennikami pyłku, przygotowywanymi między innymi z mączek białkowych, cukrów i olejów. Takie mieszanki dostarczają energii, ale nie zawierają pełnego zestawu steroli potrzebnych do prawidłowego rozwoju. W efekcie pszczoły bywają dokarmiane, lecz nadal pozostają niedożywione na poziomie najważniejszych składników.

Drożdże zaprojektowane tak, by odtworzyć skład pyłku

Aby uzupełnić ten brak, naukowcy wykorzystali drożdże Yarrowia lipolytica, które zostały zmodyfikowane tak, aby wytwarzały precyzyjnie dobraną mieszankę sześciu kluczowych steroli. Następnie dodano je do diety pszczół i przez trzy miesiące testowano w kontrolowanych warunkach szklarniowych. Zamknięte środowisko pozwoliło mieć pewność, że owady pobierały wyłącznie eksperymentalny pokarm.

Efekty okazały się bardzo obiecujące. Kolonie otrzymujące wzbogaconą dietę nie tylko produkowały znacznie więcej młodych, ale również utrzymywały czerwienie przez cały czas trwania badania. W koloniach, które nie dostawały steroli, wychów potomstwa zatrzymywał się po około 90 dniach.

Co ważne, profil składników odżywczych obecnych u larw karmionych nową dietą był bardzo zbliżony do tego, który obserwuje się u pszczół żywiących się naturalnym pyłkiem. To sugeruje, że opracowany suplement naprawdę wiernie odtwarza wartości odżywcze naturalnego pokarmu.

– Nasze badanie pokazuje, jak można wykorzystać biologię syntetyczną do rozwiązywania realnych problemów ekologicznych. Większość steroli pyłkowych wykorzystywanych przez pszczoły nie występuje naturalnie w ilościach, które można byłoby pozyskiwać komercyjnie, dlatego stworzenie pełnowartościowej paszy zastępującej pyłek było dotąd praktycznie niemożliwe – powiedziała profesor Geraldine Wright z Wydziału Biologii Uniwersytetu Oksfordzkiego.

Autorka główna badania, dr Elynor Moore, dodała: – Dla pszczół różnica między dietą wzbogaconą w sterole a konwencjonalnymi paszami byłaby porównywalna do różnicy między pełnowartościowymi, zbilansowanymi posiłkami a jedzeniem pozbawionym niezbędnych składników odżywczych, takich jak nienasycone kwasy tłuszczowe. Dzięki precyzyjnej fermentacji możemy teraz zapewnić pszczołom pokarm opracowany specjalnie dla nich, kompletny pod względem odżywczym na poziomie molekularnym.

Klucz do zdrowia pszczół ukrywał się w sześciu sterolach

Zanim powstał suplement, badacze musieli bardzo dokładnie ustalić, czego tak naprawdę potrzebują pszczoły. Analizowali tkanki poczwarek i dorosłych osobników, wykonując niezwykle precyzyjne badania laboratoryjne, w tym sekcje pojedynczych pszczół robotnic opiekujących się czerwiem.

W ten sposób udało się wskazać sześć steroli, które mają szczególne znaczenie dla biologii pszczół: 24-metylenocholesterol, kampesterol, izofukosterol, β-sitosterol, cholesterol i desmosterol.

Do produkcji tych związków naukowcy wykorzystali technikę edycji genów CRISPR-Cas9. Dzięki niej odpowiednio „zaprogramowano” drożdże Yarrowia lipolytica, by wytwarzały sterole wydajnie i w sposób możliwy do wykorzystania na większą skalę. Wybrano właśnie ten gatunek, ponieważ naturalnie produkuje lipidy, jest bezpieczny do zastosowań żywnościowych i nadaje się do przemysłowej produkcji. Gotowy suplement powstaje poprzez hodowlę drożdży w bioreaktorach, a następnie suszenie ich do postaci proszku.

To ważna wiadomość nie tylko dla pszczelarzy, ale i dla rolnictwa

Znaczenie tego odkrycia wykracza daleko poza same pasieki. Pszczoły miodne uczestniczą w zapylaniu ponad 70% głównych upraw na świecie. Od ich kondycji zależy więc bezpieczeństwo żywnościowe i stabilność produkcji rolnej. Tymczasem w ostatnich latach straty w koloniach w Stanach Zjednoczonych sięgały rocznie 40–50%, a w 2025 roku mogą wzrosnąć nawet do 60–70%.

Nowy suplement może pomóc wzmacniać pszczoły bez zwiększania presji na ograniczone zasoby dzikich kwiatów. W przyszłości może także przekształcić się w pełnowartościową paszę wspierającą rozwój rodzin pszczelich tam, gdzie naturalnego pożytku jest coraz mniej.

– Pszczoły miodne są niezwykle ważnymi zapylaczami upraw takich jak migdały, jabłka i wiśnie, dlatego w niektórych rejonach występują w bardzo dużym zagęszczeniu, co zwiększa presję na ograniczone zasoby dzikich kwiatów. Nasz opracowany suplement może więc przynieść korzyści również dzikim gatunkom pszczół, zmniejszając konkurencję o ograniczone zasoby pyłku – wyjaśnił współautor badania, profesor Phil Stevenson z RBG Kew i Natural Resources Institute na University of Greenwich.

Także przedstawiciele środowiska pszczelarskiego patrzą na nowe rozwiązanie z dużą nadzieją. Danielle Downey, dyrektor wykonawcza organizacji badawczej Project Apis m., niezwiązanej z badaniem, podkreśliła: – Polegamy na pszczołach miodnych przy produkcji co trzeciego kęsa naszego pożywienia, a jednocześnie owady te zmagają się z wieloma zagrożeniami. Dobre odżywienie to jeden ze sposobów na zwiększenie ich odporności na te wyzwania, a w krajobrazach, gdzie ubywa naturalnych źródeł pokarmu dla pszczół, bardziej kompletna dieta może okazać się prawdziwym przełomem. To odkrycie kluczowych składników roślinnych, które po dodaniu do paszy pozwalają utrzymać ciągły wychów czerwiu, ma ogromny potencjał, by poprawić przeżywalność kolonii, a tym samym wesprzeć działalność pszczelarzy, od których zależy produkcja naszej żywności.

Badacze zaznaczają jednak, że potrzebne są jeszcze szerzej zakrojone testy terenowe, które potwierdzą długoterminowe korzyści. Jeśli ich wyniki będą równie dobre, suplement może trafić do rolników i pszczelarzy nawet w ciągu dwóch lat.

Ta sama technologia mogłaby w przyszłości zostać dostosowana także do wspierania innych zapylaczy lub owadów hodowlanych. A to otwiera zupełnie nowe możliwości dla bardziej zrównoważonego rolnictwa i lepszej ochrony owadów, od których zależy znacznie więcej, niż na co dzień dostrzegamy.

Źródło: sciencedaily.com