Биологи обнаружили, что пчелы — мастера ферментации мира насекомых

Удивительные ферментационные способности целлофановых пчел

Целлофановые пчелы, научно известные как Colletes spp., – это удивительные существа, играющие жизненно важную роль в опылении. Недавно исследователи обнаружили, что микробиом этих пчел богат ферментативными бактериями, что делает их «мастерами пивоварения» в мире насекомых. Это невероятное открытие проливает свет на уникальные способы питания потомства этих пчел и может иметь значительные последствия для их здоровья и экосистем, в которых они живут.

Процесс ферментации у пчел-целлофанов

Исследование, опубликованное в журнале Frontiers in Microbiology, показывает, что целлофановые пчелы создают жидкую пищу для своего потомства в своих подземных гнездах. В расплодных ячейках, где хранится эта пища, преобладают бактерии лактобациллы, известные своей ролью в ферментации таких продуктов, как йогурт, квашеная капуста и закваска. Высокая активность этих бактерий в пище целлофановых пчел позволяет предположить, что они обеспечивают необходимыми питательными веществами развивающихся личинок.

Пища целлофановых пчел также содержит более высокую биомассу бактерий, чем у других видов пчел. Об этом свидетельствует сильный ферментативный запах, исходящий из их расплодных ячеек. Эти микропивоварни с преобладанием лактобацилл в гнездах целлофановых пчел могут иметь решающее значение для их общего здоровья и благополучия.

Спонтанная ферментация и симбиоз у пчел-целлофанов

Интересно, что для создания своего уникального источника пищи целлофановые пчелы используют стратегию, известную как «спонтанная ферментация». Вместо того чтобы использовать специальные стартовые культуры, передаваемые из поколения в поколение, они полагаются на дикие штаммы бактерий лактобацилл, которые обычно встречаются в цветах. Это говорит о том, что симбиоз на основе ферментации может развиваться без одомашнивания, что позволяет этим пчелам создавать оптимальную среду для процветания бактерий.

Этот удивительный процесс заставил исследователей предположить, что целлофановые пчелы превратились из травоядных во всеядных. Хотя большинство из 20 000 известных видов пчел получают питание из нектара и пыльцы, целлофановые пчелы также получают пользу от важной роли лактобактерий в их рационе.

Важность изучения микробиомов насекомых

Открытие ферментативных возможностей целлофановых пчел подчеркивает необходимость дальнейшего изучения микробиомов насекомых. Насекомые играют важнейшую роль в экосистемах по всему миру, однако их микробиомы часто игнорируются в пользу более привычных животных, таких как птицы и млекопитающие.

Понимая сложные взаимодействия между микробами и их хозяевами-насекомыми, ученые могут получить ценные сведения о биологии этих важных существ и экосистемах, в которых они обитают. Эти знания могут помочь в работе по охране природы и обеспечить более глубокое понимание сложных взаимоотношений, существующих в мире природы.

Сотрудничество и поддержка исследования

Это новаторское исследование стало результатом совместных усилий ученых из различных институтов, включая Корнельский университет, Смитсоновский институт тропических исследований, Калифорнийский университет в Риверсайде, Университет штата Колорадо и Университет Аризоны. Финансовую поддержку исследованию оказали Национальный научный фонд, Министерство сельского хозяйства США и Фонд Саймонса.

Заключение

Замечательное открытие ферментативных микробиомов целлофановых пчел дает увлекательное представление об уникальной биологии этих важных опылителей. Используя бактерии лактобациллы в процессе, сходном с ферментацией в продуктах питания, эти пчелы превратились из травоядных во всеядных, получая пользу от богатого и разнообразного рациона, который поддерживает развитие их потомства. Это исследование подчеркивает необходимость дальнейшего изучения микробиомов насекомых для лучшего понимания их роли в экосистемах и их потенциального применения в различных областях,

University of California – Irvine

Пчёлки очень любят мёд

Пчелы и рамка с сотами из мастики (мастер-класс) Олька я

Мёд – какой может быть, как выбирать, как проверять, свойства и применение

Генетический переключатель делает глаза пчел маленькими, а трутней – большими

Гибель колоний медоносных пчел в США связана с клещами, экстремальной погодой, пестицидами

Разгадка тайны эволюции мозга медоносной пчелы

Медоносные пчелы – удивительные существа, со сложной социальной структурой и невероятными методами общения, такими как знаменитый «танец виляния». Недавнее исследование, проведенное учеными Токийского университета и Японской национальной организации по изучению сельского хозяйства и продовольствия (NARO), позволило глубже понять эволюцию мозга медоносных пчел, сравнив его с более примитивным мозгом пилильщиков. В этой статье мы обсудим результаты исследования, последствия для понимания эволюции мозга и потенциальное применение для изучения поведения других видов.

Важность клеток Кеньона и тел грибов

Клетки Кеньона (КК) – это тип нейронных клеток, обнаруженных в грибовидных телах мозга насекомых. Эти грибовидные тела отвечают за обучение, память и сенсорную интеграцию. В 2017 году исследователи обнаружили, что количество подтипов KC в мозге насекомых увеличивается по мере поведенческой диверсификации у насекомых порядка Hymenoptera. Однако эволюционный процесс, лежащий в основе развития этих подтипов, остался неизвестным.

Сравнение совок и медоносных пчел

Чтобы понять эволюцию подтипов КС, исследователи сравнили структуры мозга двух видов Hymenoptera: одиночной репной пилильщицы и социальной медоносной пчелы. У пилильщика один подтип КС, а у медоносной пчелы – три. Анализируя профили экспрессии генов подтипов KC у обоих видов, исследователи поставили перед собой цель раскрыть эволюционную связь между этими двумя видами насекомых.

Эволюционные пути подтипов KC

Удивительно, но каждый из трех подтипов KC у медоносной пчелы демонстрировал схожие профили экспрессии генов с единственным подтипом KC у пилильщика. Это указывает на то, что многочисленные подтипы КС у медоносных пчел произошли от одного многофункционального предкового подтипа КС в результате процесса функциональной сегрегации и специализации.

Связь поведения с функциями предковых КС

Для дальнейшего изучения общих предковых функций KC между пилильщиками и медоносными пчелами исследователи обучили пилильщиков ассоциировать запаховый стимул с вознаграждением, что похоже на обычный тест поведения медоносных пчел. Затем они манипулировали геном CaMKII в личинках пилильщиков, который связан с формированием долговременной памяти у медоносных пчел. Когда личинки пилильщиков превратились во взрослых особей, их способности к долговременной памяти были нарушены, что говорит об общей роли гена CaMKII у обоих видов.

Последствия для понимания эволюции мозга

Это исследование проливает свет на эволюционный процесс развития подтипов KC в мозге насекомых, давая ценное представление о сложностях функционирования мозга и поведения. Несмотря на значительные различия между мозгом насекомых и млекопитающих, существуют также общие функциональные и архитектурные особенности. Это исследование может способствовать лучшему пониманию эволюции высших функций мозга и поведения у более сложных животных, включая человека.

Будущие исследования и применение

В настоящее время исследователи заинтересованы в изучении эволюции подтипов КС, связанных с конкретными видами социального поведения, такими как танец виляния медоносной пчелы. Это поможет выяснить, применима ли модель, предложенная в данном исследовании, к эволюции других видов поведения, а также даст представление о нейронной основе социального поведения у насекомых, животных и людей.

Заключение

Исследование эволюции мозга медоносной пчелы позволило получить увлекательные сведения о развитии высших мозговых функций и поведения у насекомых порядка Hymenoptera. Сравнивая подтипы KC у медоносных пчел и пилильщиков, исследователи выявили процесс функциональной сегрегации и специализации от единого, многофункционального предкового подтипа KC. Такое понимание эволю ции мозга насекомых может внести вклад в наши знания о более сложных животных, что потенциально может привести к усовершенствованию их мозга. Поскольку исследователи продолжают изучать тонкости эволюции мозга медоносной пчелы и нейронные основы социального поведения, мы можем обнаружить дополнительные связи и приложения к изучению других видов. Эта новаторская работа не только расширяет наше понимание мира насекомых, но и открывает новые пути для изучения загадок функционирования мозга и поведения во всем животном мире.

University of Tokyo