Біологія
Біологія

Перехід бджіл на м'ясоїдство супроводжувався зміною кишкового мікробіому

Американські біологи дослідили кишковий мікробіом видів бджіл, що добувають білок не з пилку квіток, а з трупів хребетних тварин. З'ясувалося, що при переході до некрофагії комахи втратили кілька типових для їхніх предків груп мікробів, натомість набули в значній кількості молочнокислих та оцтовокислих бактерій, які можуть робити їх стійкими до патогенів падалі та допомагати у перетравленні м'яса. Про свої відкриття вчені сповістили у статті журналу mBio.

Бджоли-падальники, яких привабила курятина. Quinn McFrederick / UCR

Бджоли-падальники, яких привабила курятина. Quinn McFrederick / UCR

Що зацікавило вчених у кишковому мікробіомі бджіл?

Кишковий мікробіом та дієта сильно взаємопов'язані. Так, зміна раціону тягне за собою зміни мікробного складу травної системи, а та, зі свого боку, може хазяїну дати можливість харчуватися новими продуктами. Приміром, у бджіл наявні бактерії, які допомагають перетравлювати токсичні вуглеводи у нектарі деяких рослин. Це неабияк допомагає підтримувати здоров'я бджіл, чиє харчування покладається на пилок та нектар квітів. Проте не всі бджоли є вегетаріанцями. Ці комахи взагалі походять від хижих ос, здобиччю яких були комахи, що живилися пилком та нектаром. Тривале харчування такими комахами поступово призвело їх до можливості самим перетравлювати рослинні продукти, на які вони зрештою й перейшли. Але потім частина бджіл-вегетаріанців із групи безжальних (які не мають функціонального жала) перейшла на харчування падалі — періодично або на постійній основі. До останніх належать лише три види бджіл із роду Trigona, які проживають в тропіках Центральної та Південної Америки. Необхідний їм білок вони отримують не з пилка, а шляхом поїдання трупів хребетних тварин, що зовсім не схоже на дієту їхніх предків. Ентомологи з Корнелльського університету, Каліфорнійського університету в Ріверсайді та Колумбійського університету провели дослідження, щоб з'ясувати, як змінився кишковий мікробіом бджіл при цьому переході.

Як дослідити, що відбувалося з кишковими мікробами бджіл-некрофагів?

Вчені порівняли кишкові мікробіоми безжальних бджіл із трьох різних груп — які живляться пилком; які є факультативними некрофагами, тобто періодично їдять падло; які є облігатними некрофагами, тобто живляться трупами тварин на постійній основі. Усього до аналізу включили дані про 159 бджіл із дев'яти родів та 17 видів, зібраних в Коста-Риці за допомогою приманок з курятини, розташованих на 32 локаціях. Аналіз мікробіому проводили за визначенням нуклеотидної послідовності властивого бактеріям гену 16S рРНК в молекулах ДНК, виділених із травної системи відловлених бджіл.

Як бджоли замінили пахучі квіти на пахуче м'ясо?

Серед трьох груп вивчених бджіл найбільшу кількість основних типових для бджіл видів бактерій виявили у тих, що як і більшість інших бджіл, живляться пилком та нектаром квітів. Це були такі мікроби як Bifidobacterium, Snodgrassella, Bombilactobacillus та Lactobacillus, а також асоційовані з бджолами або квітками Bombella, Gluconobacter та Neokomagataea. Натомість у факультативних некрофагів мікробіом сильно варіював, ймовірно, залежачи від дієти в короткостроковій та довгостроковій перспективі. Але загалом був надмірно представлений бактеріями Acinetobacter, Bifidobacterium та Enterococcus. В облігатних некрофагів деякі мікроорганізмі були представлені у більшій кількості, ніж у двох інших груп. Приміром, вчені виявили в них велику кількість молочнокислих бактерій Apilactobacillus kosoi, а також бактерій, асоційованих із м'ясом: Carnobacterium, Brochothrix та Vagococcus, деякі з яких знаходили й на курячому м'ясі. Мікробіом цих бджіл виділявся ще й із великою кількістю оцтовокислих бактерій, як-от Commensalibacter та Acetobacter. Але майже був позбавлений ключових для багатьох бджіл бактерій Gilliamella та Snodgrassella.

Результати вивчення вказують, що при переході від квіток до трупів хребетних бджоли змінювали кишковий мікробіом. Вони втратили деякі основні групи бактерій, які були властиві їхнім предкам, але які, мабуть, втратили свою важливість. Натомість вони набули у великій кількості молочнокислих та оцтовокислих бактерій, які, ймовірно, посприяли освоєнню нової їжі. Такі мікроби наявні у великій кількості і в інших тварин-падальників, роблячи середовище їхньої травної системи кислим, менш придатним для розмноження патогенів, які поширені в падлі. Крім цього, такі бактерії можуть допомагати бджолам перетравлювати саме м'ясо, подібно до того, як шлунковий сік та ферменти роблять це в людей. Автори закликають провести більше досліджень, щоб з'ясувати роль кишкового мікробіому в харчуванні бджіл.