Паразиты медоносной пчелы, клещи варроа, питаются жировыми органами, а не кровью. Перевод публикации из журнала Science Daily.
Дата: 15 января 2019 г.
Источник: Университет Мэриленда
Резюме: Среди множества угроз для колоний медоносных пчел во всем мире стоит выделить одну: паразитического клеща, разрушителя Варроа. В течение десятилетий исследователи предполагали, что клещи варроа питаются кровью, как и многие их кузены клещей и клещей. Но новое исследование предполагает, что клещи варроа имеют жадный аппетит к органу медоносной пчелы, называемому жировым телом, который выполняет многие из тех же жизненно важных функций, которые выполняет человеческая печень.
На этой электронной микрофотографии между брюшными пластинками экзоскелета медоносной пчелы вклинился паразитический клещ Varroa destructor.
Колонии медоносных пчел по всему миру подвергаются риску от различных угроз, включая пестициды, болезни, плохое питание и потерю среды обитания. Недавние исследования показывают, что одна угроза стоит намного выше других: паразитический клещ, деструктор Варроа, который специализируется на нападении на пчел.
В течение десятилетий исследователи предполагали, что клещи варроа питаются кровью, как и многие виды клещей. Но новое исследование проведённое в Университете Мэриленда показывает, что вместо крови клещи Варроа имеют ненасытный аппетит к органу медоносной пчелы, называемому жировым телом, который выполняет многие из тех же жизненно важных функций, которые выполняет человеческая печень, сохраняя запас питательных веществ и помогает работе иммунной системе пчёл.
Исследование, опубликованное в « Записках Национальной академии наук» 14 января 2019 года, может изменить понимание исследователями основных угроз для медоносных пчел, указав путь к более эффективному лечению клещей в будущем.
«Исследователи пчел часто ссылаются на три Ps: паразиты, пестициды и плохое питание. Многие исследования показали, что варроа является самой большой проблемой. Но когда скомпрометировано варроа, колонии также более восприимчивы к двум другим», — сказал выпускник UMD Сэмюэль Рамси ( Доктор философии 18 лет, энтомология), ведущий автор статьи. «Теперь, когда мы знаем, что жировое тело является целью Варроа, эта связь стала гораздо более очевидной. Потеря жировой ткани тела ухудшает способность пчел к детоксикации пестицидов и лишает их жизненно важных запасов пищи. Жировое тело абсолютно необходимо для выживания медоносной пчелы».
В дополнение к расщеплению токсинов и хранению питательных веществ, жировые тела медоносных пчел производят антиоксиданты и помогают управлять иммунной системой. Жировые органы также играют важную роль в процессе метаморфоза, регулируя время и активность основных гормонов. Жировые тела также производят воск, который покрывает части экзоскелетов пчел, предотвращая попадание воды и болезней.
По словам Рэмси, предположение о том, что клещи варроа потребляют кровь медоносной пчелы (точнее, гемолимфы у насекомых), сохранилось с тех пор, как первая статья по этой теме была опубликована в 1960-х годах. По словам Рэмси, поскольку эта статья была написана на русском языке, многие исследователи решили сослаться на первые англоязычные статьи, в которых цитировалось оригинальное исследование.
«Первоначальной работы было достаточно, чтобы показать общий объем еды, потребляемой клещом», — добавил Рэмси. «Гораздо проще процитировать недавнее резюме вместо оригинальной работы. Если бы первая статья была прочитана более широко, многие люди могли бы поставить под сомнение эти предположения раньше».
Рэмси отметил несколько наблюдений, которые привели его к вопросу, питались ли клещи варроа чем-то иным, кроме гемолимфы. Во-первых, у гемолимфы насекомых очень мало питательных веществ. Чтобы расти и размножаться со скоростью, которую они делают, клещам варроа нужно было бы потреблять гораздо больше гемолимфы, чем они могли бы получить от одной пчелы.
Во-вторых, экскременты клещей варроа очень сухие — вопреки тому, что можно ожидать от полностью жидкой крови. Наконец, ротовые части клещей варроа, по-видимому, приспособлены для переваривания мягких тканей энзимами и последующего потребления полученной кашицы. Напротив, у кровососущих клещей очень разные ротовые части, специально приспособленные для прокалывания мембран и всасывания жидкости.
Первым и самым простым экспериментом, проведенным Рамси и его сотрудниками, было наблюдение, где на теле пчел клещи варроа склонны прикрепляться к кормлению. Рамси полагал, что если клещи попадут в случайные места, то это на самом деле означает, что они питаются гемолимфой, которая равномерно распределена по всему телу. С другой стороны, если бы у них было предпочтительное место на теле, это могло бы дать важный ключ к их предпочтительному питанию.
«Когда они питаются незрелыми пчелами, клещи будут есть где угодно. Но у взрослых пчел мы обнаружили очень сильное предпочтение нижней части живота пчел», — сказал Рэмси. «Более 90 процентов клещей, найденных нами у взрослых, питаются там. Как это бывает, жировая ткань тела распространяется по телам незрелых пчел. По мере взросления пчел ткань мигрирует к нижней части живота. игнорировать, но нам нужно больше доказательств «.
Затем Рэмси и его команда непосредственно изобразили места раны, где клещи варроа грызли брюшную полость. Используя технику, называемую «заморозка», исследователи использовали жидкий азот для замораживания клещей и их пчелиных хозяев, по сути, делая физический «снимок» привычек питания клещей в действии. Используя мощные сканирующие электронные микроскопы для визуализации участков раны, Рэмси увидел четкие доказательства того, что клещи питаются жировой тканью тела.
«Изображения дали нам превосходный обзор мест ран и того, что делали ротовые части клещей», — сказал Рэмси. «Мы могли видеть переваренные кусочки жировых клеток тела. Клещи превращали пчел в« крем медового супа ». Организм размером с лицо пчелы взбирается и ест орган. Это страшная штука. Но мы пока не могли убедиться, что кровь также не расходуется ».
Чтобы поддержать их дело, Рамси и его коллеги кормили пчел одним из двух флуоресцентных красителей: уранин, водорастворимый краситель, который светится желтым, и нильский красный, жирорастворимый краситель, который светится красным. Если клещи потребляли гемолимфу, Рэмси ожидал увидеть ярко-желтое свечение в животах клещей после кормления. С другой стороны, если они питались тучными телами, Рэмси предсказывал отчетливое красное свечение.
«Когда мы увидели кишку первого клеща, она стала ярко-красной, как солнце. Это было доказательством того, что жирное тело поглощается», — сказал Рэмси. «Мы говорили об этих клещах, как о вампирах, но это не так. Они больше похожи на оборотней. Мы пытались пробить кол через них, но оказалось, что нам нужна серебряная пуля».
Чтобы загнать последний гвоздь из пословицы в гроб идеи о том, что клещи питаются гемолимфой, Рэмси провел последний эксперимент. Во-первых, он кропотливо совершенствовал способность разводить клещей варроа в искусственном режиме питания — вряд ли это была легкая задача для паразита, который предпочитает прием пищи от живого хозяина. Затем он кормил их диетами, состоящими из гемолимфы или жировой ткани тела, с несколькими смесями двух для хорошей меры.
Результаты были поразительны: клещи, питавшиеся голодной чистой гемолимфой, в то время как те, которые питались жировой тканью, процветали и даже производили яйца.
«Эти результаты могут революционизировать наше понимание ущерба, наносимого пчелам клещами», — сказал Деннис ванЭнгельсдорп, профессор энтомологии в UMD и соавтор исследования, который также был советником Рамси. «Жировые тела выполняют очень много важных функций для пчел. Теперь гораздо важнее увидеть, как вред отдельным пчелам проявляется таким образом, что, как мы уже знаем, варроа наносит ущерб колониям медоносных пчел. много новых возможностей для более эффективного лечения и целенаправленных подходов к борьбе с клещами ».
Источник истории:
Материалы предоставлены Университетом Мэриленда.
Ссылка на журнал :
Сэмюэль Рэмси, Рональд Очоа, Гэри Баучан, Коннор Гулбронсон, Джозеф Мауэри, Аллен Коэн, Дэвид Лим, Джудит Джоклик, Джозеф Цицерон, Джеймс Эллис, Дэвид Хоторн и Деннис ван Энгельсдорп. Варроа-деструктор питается прежде всего жировой тканью медоносной пчелы, а не гемолимфой . Слушания Национальной академии наук , 2019 DOI: 10.1073 / pnas.1818371116