Nowa broń w walce o pszczoły: zaskakująca moc pyłku kwiatowego

Pszczoły na całym świecie zmagają się z chorobami, a rolnicy boją się o przyszłość plonów.

Naukowcy wskazują nieoczywistego sojusznika.

Badania zespołu z USA pokazują, że w zwykłym pyłku kwiatowym kryje się mikroskopijna armia sprzymierzeńców. Bakterie żyjące w ziarnach pyłku wytwarzają naturalne substancje przypominające antybiotyki, które potrafią osłabić groźne choroby pszczół oraz wielu upraw.

Dlaczego los pszczół dotyczy każdego z nas

Pszczoły odpowiadają za zapylanie znacznej części roślin uprawnych: od jabłoni i malin, po rzepak czy część warzyw. Bez ich pracy spada ilość i jakość plonów, drożeją owoce, a całe łańcuchy żywieniowe zaczynają się chwiać.

Od lat obserwujemy jednak narastający kryzys w pasiekach. Kolonie osłabiają wirusy, bakterie, grzyby i pasożyty. Naukowcy opisali już ponad trzydzieści różnych patogenów atakujących pszczoły. W wielu krajach pszczelarze notują masowe upadki rodzin, a klasyczne leczenie często nie daje już oczekiwanych efektów.

Dotychczas podstawą walki z bakteryjnymi chorobami pszczół były dwa antybiotyki: oksytetracyklina i tylozyna. Stosuje się je z dużą ostrożnością, bo mogą zaburzać mikrobiom jelitowy pszczół, a wosk i miód mogą zawierać resztki substancji leczniczych. Co gorsza, część bakterii, na przykład sprawca groźnej choroby zwanej zgnilcem amerykańskim, zaczyna się uodparniać na te leki.

Pyłek, który nie jest sterylny: ukryty mikrokosmos bakterii

Nowe badanie prowadzone na uczelniach w stanie Wisconsin i Maryland pokazuje, że pyłek gromadzony w ulach to nie tylko białko i tłuszcze dla rozwijającej się rodziny. To także bogaty rezerwuar mikrobów, z których część działa jak naturalna tarcza ochronna dla pszczół i roślin.

Naukowcy zebrali próbki pyłku z roślin oraz z tzw. pierzgi, czyli pyłku zmagazynowanego już w komórkach ula. Z tych próbek wyizolowali 34 szczepy bakterii należących do grupy aktynobakterii. Aż blisko trzy czwarte z nich okazało się przedstawicielami rodzaju Streptomyces – znanego w mikrobiologii z tego, że wiele antybiotyków stosowanych w medycynie pochodzi właśnie od takich bakterii.

Te pożyteczne mikroorganizmy pojawiały się zarówno na kwiatach, na ciałach zbieraczek, jak i w samych ulach. To sugeruje, że pszczoły, przenosząc pyłek, jednocześnie „przeszczepiają” korzystne bakterie z roślin do ula. Wraz z każdym lotem do pożytku wzmacniają w ten sposób mikrobiologiczną obronę rodziny.

Badacze pokazują, że skład bakterii zasiedlających pyłek może decydować o odporności całej kolonii na choroby – podobnie jak mikrobiom jelitowy wpływa na zdrowie człowieka.

Im więcej gatunków roślin, tym bogatsza „apteczka” ula

Analiza próbek wskazuje też na prostą zależność: im bardziej zróżnicowana roślinność w otoczeniu pasieki, tym bogatszy zestaw bakterii w pyłku. Wielkie monokultury, gdzie przez wiele hektarów rośnie tylko jedna roślina, ograniczają ten niewidoczny zasób. Łąki kwietne, sady, żywopłoty i mozaikowy krajobraz natomiast zwiększają szansę, że pszczoły trafią na gatunki roślin zasiedlone przez korzystne Streptomyces.

Naturalne substancje antybakteryjne prosto z pyłku

Naukowcy sprawdzili, czy bakterie z pyłku faktycznie potrafią powstrzymywać konkretne choroby. W warunkach laboratoryjnych „wystawili” je na konfrontację z sześcioma groźnymi patogenami – trzema atakującymi pszczoły i trzema odpowiedzialnymi za choroby roślin uprawnych.

• Patogeny pszczół: grzyb powodujący tzw. kamieniec u czerwiu oraz dwie bakterie powiązane z ciężkimi chorobami larw.
• Patogeny roślin: bakterie wywołujące m.in. zarazę drzew owocowych, więdnięcie roślin i zgniliznę korzeni.

Okazało się, że praktycznie wszystkie testowane szczepy Streptomyces silnie hamują wzrost grzyba odpowiedzialnego za kamieniec. To choroba, w której larwy obumierają i twardnieją, przypominając małe kamyki. Część bakterii z pyłku osłabiała także bakterię powodującą zgnilca amerykańskiego, jedną z najbardziej obawianych chorób w pasiekach.

Podobny efekt zaobserwowano wobec drobnoustrojów niszczących rośliny. Bakterie z pyłku wyraźnie ograniczały rozwój czynników odpowiadających za bakteryjną zarazę drzew owocowych, więdnięcie pomidorów czy gnicie ziemniaków.

Substancje wytwarzane przez Streptomyces z pyłku wykazują szerokie spektrum działania: uderzają zarówno w sprawców chorób pszczół, jak i tych zagrażających uprawom.

Co dokładnie produkują bakterie z pyłku

Analiza chemiczna pokazała, że „dobre” bakterie wytwarzają całą mieszankę związków biologicznie czynnych. Wśród nich są m.in.:

• makrolaktamy o złożonej budowie, znane z silnych właściwości przeciwbakteryjnych,
• cykliczne peptydy, które potrafią zakłócać funkcjonowanie komórek patogenów,
• związki działające jak naturalne antybiotyki o szerokim zakresie aktywności,
• tzw. siderofory – cząsteczki „wychwytujące” żelazo, przez co głodzą niepożądane mikroorganizmy.

Takie koktajle metabolitów tworzą dla pszczół i roślin coś w rodzaju ochronnego parasola. Jednocześnie są znacznie mniej toksyczne dla organizmów, które nie są celem ataku, niż wiele syntetycznych środków ochrony.

Jak bakterie z roślin trafiają do ula

Genetyczna analiza szczepów wykazała, że nie są to przypadkowe bakterie przyczepione do powierzchni pyłku. To tzw. endofity – mikroorganizmy żyjące wewnątrz tkanek roślin. Zasiedlają łodygi, liście i kwiaty, nie szkodząc roślinie, a często wręcz ją wspierając.

Badane Streptomyces dysponują zestawem genów, które pozwalają im wnikać do roślin i czerpać z nich korzyści. Potrafią rozluźniać ściany komórek, wytwarzają roślinne hormony wzrostu i skutecznie zdobywają składniki mineralne. Kiedy roślina wytwarza kwiaty i pyłek, część tych bakterii trafia do ziaren pyłku. Zbieraczki zabierają je z sobą do ula razem z resztą pokarmu.

W ulu bakterie nie przestają działać. Zasiedlają pierzgę i nadal wydzielają substancje przeciwdziałające niepożądanym mikrobom. W ten sposób powstaje trójstronne powiązanie: roślina daje schronienie bakteriom, bakterie chronią roślinę i pszczoły, a pszczoły przenoszą bakterie między kolejnymi roślinami i ulami.

Nowy kierunek w ochronie pszczół i upraw

Wnioski z badań są kuszące dla pszczelarzy i rolników. Zamiast kolejnych syntetycznych antybiotyków można sięgnąć po to, co natura już wypracowała: korzystne mikroorganizmy zasiedlające pyłek.

Naukowcy sugerują, że w przyszłości powstaną preparaty zawierające wyselekcjonowane szczepy Streptomyces, pozyskane z lokalnych roślin. Taki „probiotyk dla ula” można by dodawać do pokarmu lub mieszać z pyłkiem podawanym rodzinom. Kolonie zyskałyby przy tym nie tylko ochronę przed chorobami czerwiu, ale też stabilniejszy mikrobiom, mniej wrażliwy na stres.

Koncept jest podobny do stosowania probiotyków u ludzi: zamiast sterylizować środowisko, wzmacniamy pożyteczne mikroorganizmy, które same pilnują równowagi.

Ta sama technologia może posłużyć plantatorom. Pożyteczne Streptomyces da się wykorzystać jako biologiczne środki ochrony roślin, aplikowane na nasiona, korzenie albo liście. Bakterie zasiedlają uprawy, a w razie kontaktu z patogenem zaczynają intensywniej wytwarzać substancje obronne. Taki model zmniejsza konieczność sięgania po chemiczne fungicydy i bakteriocydy.

Co z tego wynika dla krajobrazu i zwykłych ludzi

Wyniki badań stawiają w nowym świetle dbałość o różnorodność roślin w otoczeniu pasiek i pól. Łąki kwietne w miastach, pasy kwietne przy polach, drzewa owocowe w ogródkach działkowych – to nie tylko kwestia estetyki czy „czegoś dla pszczół”. To też baza dla bogatszego, korzystnego mikrobiomu pyłku.

Osoby, które chcą realnie wesprzeć pszczoły i lokalne rolnictwo, mogą działać na kilku poziomach:

• sadzić różnorodne rośliny miododajne zamiast stawiać na „idealny trawnik”,
• unikać chemicznych środków ochrony roślin w ogrodach przydomowych,
• wspierać produkty od pszczelarzy, którzy ograniczają stosowanie antybiotyków.

Warto też pamiętać, że zdrowie pszczół, roślin i gleby splata się w jedno. Zanik dzikich roślin oznacza nie tylko mniej pokarmu, ale także uboższą „bibliotekę” mikroorganizmów, z której korzystają zarówno ule, jak i uprawy. Im bardziej jednorodny krajobraz, tym słabsze naturalne zabezpieczenia.

Pyłek, który przez lata kojarzył się głównie z białkową paszą dla czerwiu albo suplementem diety, zaczyna jawić się jako kluczowy nośnik pożytecznych bakterii. Jeśli dalsze badania potwierdzą bezpieczeństwo i skuteczność tej strategii w praktycznych pasiekach i gospodarstwach, pszczelarze mogą zyskać nowe narzędzie, dzięki któremu rodziny będą silniejsze, a plony bardziej stabilne w obliczu zmian klimatycznych i rosnącej presji chorób.