В ульях есть иммунная система, защищающая колонию многоуровневыми механизмами

Фото из открытых источников

Иммунная система медоносной пчелы распространяется далеко за пределы ее отдельной особи. Каждый улей — это чудо архитектуры насекомых, и новое исследование, опубликованное в журнале ISME Communications, показывает, насколько сложны их механизмы защиты колонии от смертельных вспышек численности.

«Успех социальных насекомых зависит от жизни в плотных колониях, но эти условия также способствуют передаче патогенов», — пишут микробиолог Кения Фернандес и ее коллеги из Сиднейского университета и Департамента первичной промышленности Нового Южного Уэльса в Австралии. «Колонии снижают этот риск за счет социального иммунитета — скоординированной системы поведенческой, химической и иммунологической защиты».

Антимикробные свойства меда, пчелиного воска и прополиса (особой смолы, производимой пчелами) в чистом виде хорошо известны.

Но до сих пор мы не до конца понимали, как их пространственная организация в улье — в сочетании с другими стратегиями иммунной защиты — способствует повышению безопасности колонии от патогенов, таких как грибы и бактерии.

Новое исследование показало, что в пчелиной колонии заложены многоуровневые системы иммунной защиты, начиная от входа в улей, заканчивая расплодными сотами и кишечником каждой пчелы.

«По мере приближения к центру улья антимикробная защита становится более целенаправленной: восковые соты, накопленная пыльца и собственные тела пчел помогают отфильтровывать вредные бактерии и грибки, одновременно способствуя развитию полезных видов», — объясняет Фернандес.

Она и ее команда собрали образцы из ульев 24 различных колоний европейских медоносных пчел (Apis mellifera), расположенных на пяти разных пасеках в Новом Южном Уэльсе, Австралия.

Ученые исследовали антимикробные и химические свойства меда, прополиса, воска и пыльцы, а также микробиомы входа в улей, пыльцы, расплодных сот и кишечника пчел-фуражиров в разных ульях.

«Сообщества микроорганизмов, антимикробная активность и химический состав предсказуемо различаются в разных отсеках улья, образуя градиент от внутренних тканей пчел до поверхностей улья, подверженных воздействию окружающей среды», — пишут исследователи. «Эти градиенты функционально согласованы: компартменты, подверженные концентрированному воздействию патогенов, такие как ткани, связанные с пчелами, проявляют более целенаправленную активность против бактериальных патогенов улья, тогда как материалы, находящиеся в окружающей среде, такие как прополис, демонстрируют более широкий, диффузный антимикробный профиль».

Ульи оказались наиболее устойчивы к бактериальным патогенам Paenibacillus larvae и Paenibacillus alvei, что вполне логично, учитывая, что заражение этими бактериями может полностью уничтожить пчелиную колонию.

Виды цветов, доступных в данной местности, оказывали особое влияние на химические защитные механизмы, которыми обладала колония.

С другой стороны, защита от грибковых инфекций была несколько менее структурированной и в целом слабее. Возможно, это связано с тем, что не многие грибы смертельно опасны для пчел: многие из них полезны, и даже некоторые патогенные штаммы вполне переносимы.

Бактерии, связанные с каждым слоем колонии, были разными, хотя пчелы, вероятно, постоянно заносят микробы с цветов, что говорит о том, что улей активно фильтрует микробы, определяя, какие из них где оседают.

В этом отношении колонии, находящиеся в состоянии стресса, казались несколько более дезорганизованными.

Сила иммунитета каждой колонии варьировалась в зависимости от местоположения пасек, состояния ульев и воздействия вредителей (например, малых ульевых жуков), что говорит о том, что их защитные системы довольно чувствительны к различиям в окружающей среде.

«Это показывает, что здоровые ульи зависят от здоровых экосистем и находятся под их влиянием», — говорит соавтор исследования Элизабет Фрост, специалист по пчелам из Департамента первичной промышленности штата Новый Южный Уэльс. «Расчистка земель и интенсивное сельское хозяйство могут незаметно ослаблять естественную защиту пчел. Это убедительно доказывает необходимость защиты разнообразных цветущих местообитаний, поддерживающих здоровые ульи».