Микрофлора медоносной пчелы

Биология пчёл Рейтинг: +3 Голосов: 3 722 просмотра ⛳  Источник: http://www.apiworld.ru/150884141...
В журнале «Химия и жизнь» №8, 2017 опубликована статья «Симбионт и судьба». Автор статьи Наталья Резник, кандидат биологических наук, подчеркивает, что микроорганизмы, обитающие на и в макроорганизмах — сегодня модная тема. Все знают, как важен микробиом кишечника для здоровья человека. Но есть микроскопические симбионты и у медоносной пчелы, и у клеща, и даже у корабельного червя. 

Пчела как модель человека?
Исследовать взаимодействие симбионта и хозяина очень непросто. Кишечные сообщества млекопитающих включают сотни видов, и определить вклад одного из них практически невозможно. Кроме того, состав микробиоты зависит от внешних условий и потому неустойчив. 

Совершенно иная ситуация сложилась в кишечнике медоносной пчелы Apis mellifera. Его населяет всего девять доминирующих видов бактерий, относящихся к пяти группам: Snodgrassella, Gilliamella, Bifidobacterium и две линии Lactobacillus. Такая композиционная простота облегчает изучение. Все виды можно культивировать в лаборатории и заражать ими насекомых, свободных от симбионтов, то есть проводить сравнительное исследование. 

Микрофлора медоносных пчел специализирована, она встречается только в кишечнике A. Mellifera и в улье. Ее становление совпало с формированием пчелиной социальности, у одиночных пчел этих бактерий нет или они присутствуют в следовых количествах. Социальность обеспечивает постоянство состава микрофлоры. Пчелы живут большими группами и заглатывают бактерии, которые содержатся в экскрементах, на поверхностях внутри улья, а иногда и в пище, которую получают от других рабочих пчел (такое взаимное кормление называется трофоллаксисом). 

  

Рис. 1. Пищеварительный тракт медоносной пчелы 

Формирование микрофлоры происходит постепенно и строго соответствует пищевым потребностям пчелы в зависимости от ее возраста и статуса. Личинки поначалу свободны от бактерий, но их кормят рабочие пчелы: сперва маточным молочком (секретом специальных желез), затем медом, нектаром и пыльцой. В результате личинки обзаводятся бактериями из улья, корма и кишечника взрослых особей, но это сообщество неустойчиво. У юной пчелы, только вышедшей из куколки, кишечник чист, и бактерии появляются там в первые дни жизни, до того, как пчелы покинут улей. Микрофлора поселяется главным образом в тонкой и толстой кишке, в других отделах пищеварительного тракта бактерий мало (рис. 1). 

Поскольку диета рабочих пчел богата сахарами и другими углеводами (нектаром, медом и пыльцой), большинство видов кишечных бактерий расщепляет эти соединения. Некоторые симбионты разлагают даже редкие сахара (маннозу, арабинозу, раффинозу, галактозу и лактозу), которые для пчел не перевариваемы и потенциально токсичны. 

У пчелиных маток и трутней микрофлора беднее. У трутней она сходна с микробиотой рабочих пчел, в ней много лактобацилл. В кишечнике личинок и маток в изобилии встречается специфическая бактерия Parasaccharibacter apium. Она также присутствует в железах рабочих пчел, которые кормят молочком матку и личинок. P. Apium хорошо приспособилась к аэробным условиям и высокому содержанию сахара, токсичным для большинства кишечных симбионтов, и прекрасно себя чувствует в маточном молочке, нектаре и меде. 

Изменения в составе кишечной микробиоты ухудшают здоровье хозяина, попустительствуют патогенам и увеличивают смертность. Микрофлору медоносных пчел много лет изучает профессор Техасского университета в Остине Нэнси Моран. Вместе с коллегами она исследовала влияние кишечной микробиоты на рост рабочей пчелы. 

Роль микрофлоры познается в сравнении. Сравнивать нужно обычных и безмикробных насекомых. Чтобы их получить, куколок удаляют из улья, и они развиваются в стерильных лабораторных условиях. Часть вылупившихся пчел кормят стерильной пищей, и в их кишечнике не более 10 тысяч случайных бактерий. Другой группе насекомых дают корм, зараженный бактериями из кишечника рабочих пчел. У них формируется нормальная микрофлора, которую положено иметь здоровой пчеле. Обе группы насекомых в лабораторных условиях выживают одинаково, но безмикробные пчелы весят на 82% меньше, чем пчелы с нормальной микрофлорой и рабочие особи из обычного улья. 

  

Рис.2.
Благодаря микробиоте рабочая пчела нормально растет, активно реагирует на запах сахарозы и экспрессирует гены, регулирующие метаболизм и поведение. Ее кишечные симбионты, в том числе G. Apicola и Lactobacillus sp., расщепляют сахара и синтезируют короткоцепочечные жирные кислоты, которые обеспечивают рост насекомого. Этим бактериям нужны анаэробные условия, которые обеспечивает S. alvi: она активно связывает кислород, не допуская его в просвет кишечника 

Рост, размножение, поведение и старение пчел находятся под контролем инсулиноподобных пептидов и двух рецепторов к ним. Кроме того, в инсулиноподобном пути участвует белок вителлогенин, регулирующий питание пчел. У A. Mellifera с нормальной микробиотой гены этих белков экспрессируются активнее, чем у безмикробных, благодаря чему пчела увеличивает вес (рис. 2). Чтобы пчела хорошо питалась, она должна чувствовать запах сахарозы. Эта чувствительность, а также трудовое поведение рабочих пчел находятся под контролем инсулиноподобного пути. Активируя этот путь, кишечная микробиота существенно повышает чувствительность пчел к сахарозе. 

Экспрессию генов инсулиноподобного пути стимулирует высокое содержание аминокислот. Ими пчелу снабжают кишечные бактерии. Кроме того, симбионты пчелы синтезируют короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК) — уксусную, пропионовую и масляную. Эти кислоты — результат ферментации сахаров — служат основным источником энергии для хозяина (и клеток кишечника, в частности). КЦЖК также влияют на нервную и иммунную системы пчелы, то есть на ее поведение и функции мозга. 

Расщепляют углеводы и синтезируют КЦЖК в основном бактерии Gilliamella apicola, живущие в тонкой кишке, и Lactobacillus spp., облюбовавшие толстую кишку. Некоторые штаммы G. Apicola разлагают даже пектин — компонент клеточной стенки пыльцевых зерен, которые пчелы своими силами переварить не могут, поскольку не вырабатывают пектиназы. Однако пыльца — важная часть их рациона, ее насекомые усваивают благодаря ферментам симбионтов. 

Для успешной работы кишечным бактериям необходимы бескислородные условия, а меж тем кислород просачивается через стенку кишечника, и его концентрация может достигать 1%. Но у пчел есть специальный перехватывающий симбионт — Snodgrassella alvi. Он обитает у самой стенки, углеводы не расщепляет, а окисляет продукты метаболизма других бактерий: цитрат, малат, ацетат и молочную кислоту. При этом кислород расходуется и не проходит дальше в просвет кишечника, где живут анаэробные симбионты (рис. 2). 

Кишечное микробное сообщество медоносных пчел специфично и хорошо организовано пространственно, бактерии помогают пищеварению хозяина, обеспечивают его здоровье и нормальное развитие. По мнению Нэнси Моран, эти особенности делают медоносную пчелу прекрасным объектом для изучения микробиоты человека, в том числе факторов, влияющих на формирование симбиотического сообщества. Однако пчелы — объект настолько уникальный, сложный и ценный, что достойны изучения сами по себе. 

Источник: elementy.ru 


Похожие статьи:

Самая опасная пчела
История пчеловодства
 Одна из пород медоносной пчелы, Apis mellifera scutellata, происходящая от африканского подвида, не только нападает, если ее спровоцировать, но упорно преследует обидчика. Ее яд действует не сильн...
Забайкальские пчеловоды обсудили перспективы развития рынка меда
Новости пчеловодства
Виктор Фомин пчеловодством занимается больше тридцати лет. Пошел по стопам отца. Сегодня в его личном фермерском хозяйстве в Нерчинске, насчитывается сто тридцать пчелосемей, породы средне-русская....

Комментарии (5)
SVS "Buckfast Копцево" #
28 октября 2017 в 04:48 Рейтинг: 0
Классная статья!!больше бы такой информации появлялось!!!

hel74 #
28 октября 2017 в 05:57 Рейтинг: 0
давно интересует вопрос об использовании пробиотиков и пребиотиков, хотелось бы помочь пчеле быть устойчивой, а не пичкать антибиотиками.


hel74 #
29 октября 2017 в 01:49 Рейтинг: 0
один минус, это в Украине, на бы в России yes3

seva #
29 октября 2017 в 04:10 Рейтинг: 0

Этот сайт использует файлы cookies, чтобы облегчить вам пользование нашим веб-сайтом. Продолжая использовать этот веб-сайт, вы даете согласие на использование файлов cookies. Подробнее о том, как мы пользуемся файлами cookies и как ими управлять, вы можете узнать нажав на ссылку ниже.



 

*

Новые объявления

(Армавир-вчера в 17:23-просм. 7)
Продам: Продам пчелопакеты

(Шарковщина-18 февраля 2020-просм. 16)
Продам: пчел-пакеты

(с красногорское-17 февраля 2020-просм. 29)
Продам: МЕД ГРЕЧИШНЫЙ АЛТАЙСКИЙ