Боже, храни королеву

Пчелы известны не только тем, что делают мед: они и их родственники шмели играют огромную роль в сельском хозяйстве и экосистемах, опыляя растения. Адаптации пчел к жаркому климату, к примеру, могут спасти от сокращения производства кофейных зерен на три четверти. Шмели, как стало известно недавно, даже могут заставлять растения цвести, покусывая листья, когда пыльцы им не хватает (ученые так не сумели). В посвященном Всемирному дню защиты пчел материале мы разбираемся в основных пчелиных проблемах и рассказываем о решениях, которые им предлагает наука.

Пчелапокалипсис сегодня

Уже давно не новость, что пчелы по всему миру переживают серьезный кризис. Видам, предки которых строили гнезда на территории будущей Аргентины 100 миллионов лет назад, грозит вымирание. Им, как и другим насекомым, трудно приспособиться к глобальному потеплению и к вытеснению из привычных мест обитания. Изменения климата перепончатокрылые встретили без энтузиазма. Из-за него за последние десятилетия сократилась на 30% численность шмелей, которые считаются самыми эффективными дикими опылителями для томатов, кабачков и ягод.

Но этим дело не ограничивается. Сохранять разнообразие перепончатокрылых опылителей не помогает и тот факт, что неприхотливая медоносная пчела Apis mellifera благодаря человеку расселилась по всему земному шару и может конкурировать за источники пищи с представителями «местного населения». Почти не контролируемые торговля и перевозки больших количеств насекомых людьми также помогают распространению заболеваний. Препятствовать видам-захватчикам, как ни странно, помогают природные пожары и другие варианты разгула стихии: после них большинство исконных обитателей, приспособленных к капризам местного климата, восстанавливают свою численность гораздо лучше, чем опылители-чужеземцы.

Но даже в гнездах медоносных пчел не все гладко: их одолел таинственный синдром разрушения пчелиных семей. Известно, что в какой-то момент пчелы-рабочие в улье покидают свою королеву-матку, бросая нянек, нетронутые запасы еды (которые потом даже «грабителей» долго не интересуют) и личинок (даже запечатанных) на произвол судьбы. Когда-то редкая проблема, отдельные случаи которой встречались на протяжении всей истории, сегодня приобрела глобальный размах.

Если XX век стал крахом человеческого колониализма, XXI-й настолько угрожает пчелиному, что этим обеспокоена ООН. Семьи этих насекомых гибнут в Северной Америке, Европе (досталось и Франции, и Северной Ирландии, где поражены более 50% ульев), Азия и Африка тоже не остались в стороне.

Свержение монархии, паралич и безвкусица

Причины таких революционных настроений и предательства королевы туманны, как берега Альбиона. Возможно, они заключены в самой физиологии пчел — по крайней мере, массовый «исход» из ульев иногда можно предсказать по особенностям строения и плохой работе пищеварительной системы и мальпигиевых трубочек (выделительной системы), а также по активности некоторых генов и необычным фрагментам РНК в клетках пчелиного кишечника (возможно, появившихся из-за заражения вирусами).

Виной всему могут оказаться и паразиты, причем работают они не поодиночке. Настоящий бич колоний, клещи рода Varroa не просто нападают на пчел и кормятся на их жировом теле (этот орган — пчелиный аналог печени), но и заражают их вирусами деформированного крыла или пчелиного паралича, возможно, подавляющими их иммунитет. Пострадавшая колония (особенно личинки) становится легкой добычей для множества бактериальных инфекций. Ну а то, что клещей на самом деле два вида, генетически идентичных более чем на 97%, мешает пчелам выработать стратегию борьбы с ними.

У зараженных вирусом деформированного крыла пчел повреждаются и затем парализуются лапки и крылья. Вирус может влиять на поведение: в первые дни насекомые становятся более активными в поиске сладкого нектара, а затем у них нарушается память и способность к ассоциативному обучению. Второй частый спутник клещей-паразитов, израильский вирус острого паралича пчел, превращает их в коварных шпионов. Больные пчелы, не дождавшись кормежки и ухода дома (видимо, естественный отбор пчелиным медсестрам не благоволил), покидают родное гнездо и проникают в соседние ульи. Удивительно, что проникнуть в чужой улей незаметно у зараженных пчел получается лучше, чем у здоровых. Возможно, это происходит из-за подавления синтеза октакозана, из-за которого пчелы становятся терпимее к чужакам.

Другая беда для пчел — применение пестицидов, которые безопасны для млекопитающих, но становятся ядом для сорняков и нейротоксинами для насекомых (впрочем, в этом и цель их использования). Обрабатываемые ими поля за последние годы стали до 120 раз токсичнее для пчел. От новых инсектицидов из группы неоникотиноидов (к ним относится, к примеру, глифосат) пчелы могут потерять вкус и испытывают трудности с обучением, а загрязнение почвы неоникотиноидами вредит земляным пчелам, опыляющим кабачки. Некоторые неоникотиноиды, как тиаклоприд, и вовсе убивают пчел в тысячи раз эффективнее других — это зависит от того, разрушаются ли они под действием фермента CYP9Q3 в организме насекомых (который, кстати, в большом количестве производится в их мальпигиевых трубочках, упомянутых выше). Но вешать на пестициды всю вину не стоит: тот же тиаклоприд на клевере вовсе не вредил шмелям, а, отпугнув вредителей, даже сделал клеверные поля привлекательнее для опылителей.

Свет в конце тоннеля и приложения для смартфонов

Если причины гибели пчел и их ближайших родственников могут быть сложными и комплексными, это еще не значит, что остается лишь ждать, пока все взаимосвязи не удастся прояснить. Пока пчеловоды рекомендуют изолировать покинутые ульи, кормить пчел сиропом и лечить вторичные инфекции, ученые по всему миру предлагают использовать генетические эксперименты и новые технологии.

Во многих регионах защитники окружающей среды добиваются запрета на пестициды, но это заставило бы фермеров вернуться к малоэффективным старым методикам (особенно учитывая нелюбовь таких активистов к генной модификации, которая могла бы стать современной альтернативой). Но есть и другие варианты, к примеру привлечение естественных врагов вредителей на поля. Ну а пострадавших от неоникотиноидов пчел предлагают «лечить» при помощи инфракрасного света. По мнению биологов, такое воздействие помогает улучшать производство энергии в митохондриях клеток насекомых.

Тем временем в США создали специальное приложение для смартфонов, чтобы фермеры могли просчитать, как приманить опылителей на свои поля и получать прибыль. Приложение основано на карте распространения диких пчел в США и дает советы, как выбрать самые привлекательные для пчел культуры. Ученые из Великобритании придумывают способы привлечь пчел в города: они создали сайт, который подсказывает лондонцам, какие растения на крышах и на балконах понравятся крылатым опылителям.

Биотехнологии против паразитов

Против бактериальных инфекций, поражающих детву (беззащитное пчелиное потомство) как после исчезновения рабочих, так и в «мирное время», биологи разрабатывают препараты с бактериофагами. Эти вирусы интересуются только бактериями, а потому будут безопасны для личинок. В отличие от антибиотиков, к которым инфекции могут выработать устойчивость, бактериофаги эволюционируют вместе со своей жертвой, так что уйти от их воздействия будет не так-то просто. Нужные вирусы можно размножить в лаборатории, добавить в сахарный сироп и опрыскать колонию.

Поддержать иммунитет и улучшить здоровье кишечника взрослых насекомых могут помочь специально подобранные пчелиные пробиотики — полезные бактерии. В колониях, которые лечили такими методами, количество зараженных пчел было меньше на 99%. Ученые объясняют это тем, что у пчел со здоровой микрофлорой (да, она важна не только для людей) вырабатывается больше пептида дефенсин-1, который помогает им защищать личинки от бактериальной инфекции.

Кроме того, генетики недавно вывели два штамма бактерий Snodgrassella alvi, один из которых заражает клещей Varroa, увеличивая их вероятность смерти на 70%, а другой помогает пчелам защититься от вируса деформированного крыла при помощи РНК-интерференции.

Внушают оптимизм и попытки работать с местными видами, которые от синдрома разрушения колоний практически не страдают: их можно как разводить в качестве опылителей, так и скрещивать с европейскими подвидами. Так, североамериканских пчел Osmia lignaria, которые любят опылять плодовые деревья, можно привлечь на благо садоводства, если располагать ящики для ульев особым образом. Ранее считалось, что ключ к успеху — большая концентрация гнезд в центре и несколько на периферии, но на самом деле пчелам больше нравится жить в ящиках, расставленных в вишневых садах на одинаковом расстоянии.

В Пуэрто-Рико появились миролюбивые потомки гибрида злобных африканских пчел Apis mellifera scutellata и обычной европейской медоносной пчелы. Такая разновидность, в отличие от агрессивных африканских родителей, которые получили прозвище «пчелы-убийцы», лучше подходит для разведения, но при этом может похвастаться устойчивостью к клещам Varroa destructor, от которых страдает европейский подвид. Лучше других сопротивляются паразитам и российские популяции медоносных пчел родом из Приморского края, матки которых к тому же не прочь скреститься с заграничными сородичами (правда, гибриды тоже редко отличаются деликатным характером).

Но множество точечных решений вряд ли помогут переломить ситуацию, если не станут применяться повсеместно. Спасение пчел сегодня — комплексная проблема, которая требует координированных действий в разных странах на разных уровнях, от поправок в законодательстве до новых исследований молекулярных биологов, от экологических инициатив до регулирования международной торговли.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.