تربية النحل، نحلة

يتلاشى الصيف مع حلول الخريف ، وتذبل الأزهار وقد يجد نحل العسل الذي يبحث عن الرحيق وجبته الخفيفة الحلوة نادرة. عادةً ما يستمر الباحثون في البحث عن بعض قطرات الرحيق الأخيرة قبل الشتاء ، ولكن إذا كانت الخلية النهمة يائسة بدرجة كافية ، فقد تقرر اتباع أسلوب أكثر قسوة - اقتحام خلية نحل أجنبية وسرقة عسلها.

بالنسبة للخلية المستهدفة ، يمكن للهجوم أن يتسبب في كارثة - فقد يُقتل النحل في محاولة للدفاع عن طعام الخلية ، بينما تترك سرقة العسل المستعمرة عرضة لخطر المجاعة خلال الشتاء. تحاول الخلايا منع هذه الغزوات بوضع نحل حراسة خارج الخلية لمراقبة آلاف النحل التي تدخل وتخرج من الخلية. يستخدم النحل الحارس رائحة الهيدروكربونات الجلدية الأخرى للنحل (CHCs) ، وهي مركبات تشكل طبقة شمعية مقاومة للماء تغطي أنواعًا متنوعة من الحشرات ، لتحديد الأفراد الذين يحاولون التسلل من طوائف مختلفة. يُعتقد أن الاختلافات في تكوين CHC تعتمد على الجينات ، لكن الباحثين أظهروا أنه يمكن دمج النحل البالغ من العمر يومًا واحدًا في خلية أجنبية مع حالات قليلة من الرفض.

كاسي فيرنير ، طالبة دكتوراة سابقة في جامعة واشنطن في سانت لويس ، كانت تبحث في ميكروبات نحل العسل عن إجابات لأحجية قدرات التعرف على الحشرات. وتقول: "إن جينوم الفرد لا يتكون فقط من جينات موجودة داخل جينومات ذلك الكائن ، ولكن أيضًا جينومات جميع الكائنات الحية الدقيقة التي تعيش في ذلك الكائن الحي".

كاسوندرا فيرنير
لاختبار ما إذا كان يمكن لميكروبات النحل أن تؤثر على تكوين خلايا النحل CHC ، أجرت فيرنير وزملاؤها في جامعة واشنطن تجارب رعاية عبر الخلية حيث تربى النحل الصغير إما في طوائف هم الخاصة أو في طوائف أجنبية. قام الفريق بتسلسل عينات الأمعاء وتحليل مستخلصات CHC في كلتا المجموعتين ، ووجدوا أن خلية ولادة النحل والخلية التي نشأت فيها تؤثر على ميكروبيوم أمعاء الحشرة ، والذي بدوره يؤثر على تكوين CHC. من بين 14 نوعًا من البكتيريا التي اختلفت بشكل كبير في الوفرة واختلاف مستوى الإجهاد اعتمادًا على المكان الذي نشأ فيه النحل ، كانت ستة أنواع متشابهة بين النحل الذي نشأ في نفس الخلية ، بغض النظر عن الارتباط الجيني.

قام الباحثون أيضًا بتغذية مجموعة متنوعة من الميكروبات لمجموعة منفصلة من النحل الذي فقس حديثًا ووجدوا أن هذا النحل طور أيضًا مجتمعات ميكروبية مختلفة ، مما أدى بدوره إلى أشكال مختلفة من CHC. تلقى النحل الملقح ببكتيريا توجد بشكل شائع في أمعاء النحل نحلًا آخر مُلقَّحًا بنفس البكتيريا ، لكنه رفض - عن طريق العض أو اللسع أو الجر - نحلًا مُلقَّحًا ببكتيريا توجد عادةً على الأشجار ، بغض النظر عن مدى الارتباط الجيني بين هؤلاء النحل. يقول فيرنير: "هذه هي الحالة الأولى التي يظهر فيها أن الميكروبيوم يلعب دورًا في البيولوجيا الاجتماعية الأساسية للحشرة ، بدلاً من الجوانب المتعلقة بالصحة". "في هذه الحالة ، يبدو أنه يقود سلوكًا اجتماعيًا أساسيًا يساعد الطائفة على البقاء."

تقول عالمة الأحياء بجامعة تكساس في أوستن ، نانسي موران ، التي لم تشارك في دراسة فيرنير وساعدت في ريادتها في البحث عن ميكروبات النحل ، إنها تعتقد أن الدراسة الجديدة "مقنعة جدًا" ، مضيفة أنها تشير إلى دور مهم آخر يلعبه الميكروبيوم في نحل العسل. يقول موران إن التغييرات التي تطرأ على الميكروبيوم من المحتمل أيضًا أن تكون عاملاً ذا صلة في انخفاض الطوائف ، مشيرًا إلى أن المبيدات الحشرية التي يستخدمها مربوا النحل لقتل العث في طوائفهم مبيدات الأعشاب مثل الغليفوسات يمكن أن تمحو مجتمعات النحل الميكروبية وتجعل الحشرات عرضة للإصابة بالعدوى. من الناحية التاريخية ، "لم يتم التعرف على أن [هذا النحل] لا يسقط ميتًا أمامك مباشرة ، لكنه يصبح أكثر عرضة لبعض مسببات الأمراض الانتهازية" ، كما تقول.

اللافت للنظر ، وجد مختبر موران أن هناك العديد من الاتساق في ميكروبات الأمعاء لنحل العسل في جميع أنحاء العالم ، وأن هناك ما يقرب من 80 مليون سنة . "كل نحلة عاملة ، في أي مكان في العالم ، لديها نفس المجموعة من البكتيريا ،" من حيث الأصناف الميكروبية ، كما توضح ، على الرغم من أن التباين على مستوى السلالة داخل هذا المجتمع الميكروبي أمر بالغ الأهمية للتعرف على رفيق العش ، كما توضح دراسة Vernier.

اكتشفت عالمة الأحياء الدقيقة بجامعة إنديانا ، إيرين نيوتن ، التي لم تشارك في دراسة فيرنير ، أدوارًا جديدة للميكروبيوم في استقلاب النحل وسلوكه وصحته. لقد أذهلتها الأبحاث السابقة التي أظهرت أن نحل العسل يمكنه اكتشاف وقت تلقيح ملكة النحل - والتمييز بين الكميات العالية والمنخفضة من السائل المنوي - بناءً على رائحتها ، وقد يغير سلوكهم تجاهها نتيجة لذلك. أراد نيوتن معرفة المزيد عن بيولوجيا الملكة ، ومنذ ذلك الحين اكتشف أن إحدى البكتيريا - Bombella apis -يوجد بكثرة بشكل خاص في ميكروبات الملكة ، على الرغم من أن النحل العامل ومخازن الرحيق تحتوي أيضًا على كميات ضئيلة. وتقول إنه الميكروب الوحيد الذي وجدته والذي يمكن أن ينمو في بيئة "مضادات الميكروبات الفعالة" لغذاء ملكات النحل ، والتي يطعمها النحل العامل للملكة.

نشر مختبر نيوتن دراسة على خادم ما قبل الطباعة bioRxiv العام الماضي أظهرت أن بكتيريا B. apis تنتج مستقلبات مضادة للفطريات ، مما يشير إلى أن الميكروب يساعد في منع مسببات الأمراض الفطرية من التماسك في النحل. "حقيقة أن النحل يعيد حبوب اللقاح إلى الخلية وأننا لا نرى الفطريات كأجزاء رئيسية من أي مكونات من ميكروبيوم النحل أمر مذهل" ، كما تقول ، مشيرة إلى أن النحل يمكن أن يتفاعل مع آلاف الأزهار يوميًا ، ومع ذلك يبدو التكون مرنًا ضد العديد من مسببات الأمراض الفطرية التي تصيب النباتات.

يضيف نيوتن أن نحل العسل يمثل شيئًا من مبدأ Goldilocks لدراسات وظائف الميكروبيوم في الحشرات. "إنها نقطة جيدة ليست معقدة للغاية وليست بسيطة للغاية." نماذج حيوانية بارزة أخرى مثل Drosophila melanogaster عادة ما تحتوي على نوعين فقط من البكتيريا ، وتركيب الميكروبيوم أكثر عرضة للتأثيرات البيئية لأنه ، على عكس النحل ، لا يمتلك الذباب مستعمرة مركزية حيث يمكنه تبادل البكتيريا مع واحدة آخر.

بالنسبة إلى فيرنير ، فإن دراسة ميكروبات نحل العسل قد غيرت الطريقة التي تنظر بها إلى النحل ، كما تقول. "عندما أرى نحلة ، أفكر على الفور فيما بداخلها."

الكلمات الدالة:
سلوك الحيوان، بكتيرياالنحل، اضطراب انهيار المستعمرة،الكائنات الحية المتعايشة،الهيدروكربونات الجلدية،البيئة، ميكروبيوم الأمعاء،عسل النحل، علم الاحياء المجهري، ميكروبيوم، دفترالسلوك الاجتماعي.

تشكل ميكروبات نحل العسل السلوك الاجتماعي للخلية