Nowa tarcza dla pszczół: jak zwykły pyłek może uratować zbiory

Naukowcy pokazują, że niepozorny pyłek może stać się tajną bronią rolnictwa.

Kolonie pszczół od lat słabną, a rolnicy na całym świecie drżą o przyszłe plony. Najnowsze badania z USA sugerują jednak, że rozwiązanie części problemów od dawna leży… na kwiatach i w komórkach ula. W pyłku kryją się bakterie, które produkują naturalne antybiotyki, chroniące jednocześnie pszczoły i rośliny uprawne.

Pszczoły pod presją chorób, a leki tracą moc

Pszczoły miodne odpowiadają za zapylanie ogromnej części warzyw, owoców i roślin oleistych. Bez nich zbiory jabłek, rzepaku czy pomidorów gwałtownie by spadły. Tymczasem w ulach narasta presja chorób. Naukowcy opisali już ponad 30 różnych patogenów atakujących pszczoły: wirusy, bakterie, grzyby i pasożyty.

Przez lata pszczelarze polegali głównie na antybiotykach. Problem w tym, że część patogenów uodparnia się na stosowane substancje, a same leki potrafią zaburzać florę bakteryjną jelit pszczół, osłabiać je i zanieczyszczać wosk oraz miód. Badacze z Washington College i Uniwersytetu Wisconsin-Madison zaczęli więc szukać naturalnej alternatywy – najlepiej takiej, która wpasuje się w ekologię ula, a nie zagra z nią o wpływy.

W pyłku przechowywanym w ulu znaleziono dziesiątki szczepów bakterii, z których większość potrafi wytwarzać silne związki zwalczające choroby pszczół i roślin.

Pyłek w ulu: magazyn białka i… sprzymierzeńców pszczół

Pszczoły miodne zbierają pyłek jako główne źródło białka dla larw i młodych robotnic. W komórkach plastra powstaje z niego tzw. pierzga, która stanowi podstawę menu całej rodziny. Badacze postanowili przyjrzeć się temu „magazynowi” pod mikroskopem – nie tylko pod kątem wartości odżywczych, ale także życia mikroorganizmów.

W próbkach pyłku z roślin oraz z samego ula wyizolowali 34 różne szczepy tzw. actinobakterii. Aż 72 procent z nich należy do rodzaju Streptomyces – dobrze znanego nauce z tego, że produkuje rozmaite antybiotyki. Co istotne, te bakterie znaleziono jednocześnie na kwiatach, na ciałach zbieraczek i w zapasach pyłku w ulu. To mocno wskazuje, że pszczoły przenoszą je podczas lotów z roślin na roślinę.

Skład takiego „mikrobiomu pyłku” mocno zależy od otoczenia. Im bardziej zróżnicowana roślinność wokół pasieki, tym bogatszy zestaw pożytecznych bakterii ląduje w ulu. Monokultury – ogromne pola jednej rośliny – ograniczają ten niewidoczny zasób, choć na pierwszy rzut oka kwiatów tam nie brakuje.

Dlaczego różnorodna zieleń ratuje ul

• różne gatunki roślin niosą różne zestawy mikroorganizmów,
• zwiększa się szansa, że w pyłku pojawią się szczepy zwalczające groźne patogeny,
• ul zasilany z wielu źródeł ma bardziej stabilny „system odpornościowy”,
• pszczelarz mniej polega na chemii, bo sama przyroda pracuje na jego korzyść.

Naturalne antybiotyki prosto z pyłku

Kluczową częścią eksperymentu były testy laboratoryjne. Naukowcy konfrontowali bakterie z pyłku z sześcioma dobrze znanymi patogenami – trzema groźnymi dla pszczół oraz trzema niszczącymi rośliny uprawne.

W grupie chorób pszczelich znalazł się m.in. grzyb Aspergillus niger, który powoduje chorobę zwaną „kamiennym czerwiem”. Atakuje larwy, które twardnieją i zamieniają się w coś na kształt małych czarnych kamieni. To jedna z cichych plag, bo długo rozwija się bez wyraźnych objawów w ulu.

Większość badanych szczepów Streptomyces skutecznie hamowała rozwój tego grzyba na szalkach. Część dobrze radziła sobie też z bakteriami odpowiedzialnymi za zgnilca amerykańskiego – śmiertelną, bardzo zaraźliwą chorobę czerwiu.

Druga grupa patogenów obejmowała bakterie powodujące m.in. zarazę ogniową drzew owocowych, więdnięcie i gnicie korzeni warzyw. To właśnie one odpowiadają za poważne straty w sadach, na plantacjach pomidora czy uprawach ziemniaka. Tu również część szczepów z pyłku blokowała wzrost nieproszonych gości.

Bakterie z pyłku działają jak miniaturowa fabryka leków – wytwarzają jednocześnie kilka różnych związków aktywnych, celujących w rozmaite choroby.

Co dokładnie produkują „dobre” bakterie

Analiza chemiczna pokazała, że Streptomyces z pyłku tworzą szereg złożonych substancji. Wśród nich znalazły się m.in.:

• makrolaktamy o nazwie PoTeMs – silne związki o szerokim działaniu przeciwdrobnoustrojowym,
• surugamidy – cykliczne peptydy, znane z aktywności przeciwbakteryjnej,
• loboforiny – cząsteczki potrafiące hamować rozwój wielu bakterii i grzybów,
• sidetrofory – związki „wyłapujące” żelazo, przez co osłabiają patogeny pozbawione tego pierwiastka.

Dla pszczół i roślin takie koktajle są cenne z dwóch powodów: działają na szeroką grupę zagrożeń i jednocześnie nie wykazują wysokiej toksyczności wobec organizmów, które mają chronić. To ogromna różnica w porównaniu z częścią syntetycznych środków ochrony roślin.

Skąd się biorą te bakterie i jak trafiają do ula

Badacze sięgnęli także po narzędzia genomiki, by zrozumieć, kim tak naprawdę są mikroby z pyłku. Okazało się, że mamy do czynienia z bakteriami endofitycznymi – żyjącymi wewnątrz tkanek roślin. Nie są to więc przypadkowi „pasażerowie na gapę”, ale długoletni partnerzy roślin, zasiedlający ich łodygi, liście i kwiaty.

W genomach tych szczepów znaleziono m.in. geny:

Gdy roślina wytwarza kwiaty i pyłek, część bakterii przenosi się do ziaren pyłku. Następnie pszczoły, zbierając go na odnóżach, zabierają ze sobą całe mikrospołeczności. W ulu mikroby trafiają do komórek z pierzgą i tam dalej produkują swoje substancje ochronne.

Nowa taktyka walki z chorobami w pasiece

W praktyce rysuje się nowy scenariusz dla pszczelarstwa. Zamiast wprowadzać do ula kolejne dawki antybiotyków, można wzmacniać naturalne mikroflory, które i tak krążą między roślinami a ulami. Naukowcy sugerują, że da się opracować preparaty zawierające wybrane szczepy Streptomyces, najlepiej wyizolowane z lokalnych roślin.

Takie bakterie można by wprowadzać do pasieki wraz z pokarmem białkowym albo poprzez specjalne nośniki dodawane do pyłku. Chodzi o to, by zasilić zapasy w komórkach tymi szczepami, które najsilniej blokują zgnilca, grzyby i inne zagrożenia.

Zamiast sterylizować ul, pszczelarz mógłby świadomie „zaszczepiać” go sprzyjającą florą mikroorganizmów, zgodną z naturalnym cyklem pszczół.

Taka biostrategia ogranicza ryzyko powstania superbakterii odpornych na antybiotyki i zmniejsza ślady chemii w produktach pszczelich. Przy okazji wpisuje się w rosnące oczekiwania konsumentów, którzy coraz częściej pytają o miód z pasiek prowadzonych w sposób możliwie łagodny dla środowiska.

Rolnictwo też może skorzystać z bakterii z pyłku

Badania nad Streptomyces z uli nie kończą się na pszczołach. Te same związki, które hamują patogeny czerwiu, okazały się skuteczne przeciw bakteriom odpowiedzialnym za choroby sadów, plantacji warzywnych czy upraw roślin okopowych. To otwiera drogę do tworzenia biopreparatów dla rolników.

Wyobraźmy sobie oprysk na bazie takich bakterii zamiast klasycznego fungicydu czy środka bakteriobójczego. W wielu przypadkach mógłby ograniczać choroby bez ryzyka gromadzenia się toksycznych pozostałości, które później trafiają na talerze. Dla rolnika oznacza to mniejsze zależenie od kosztownych pestycydów syntetycznych i lepszy wizerunek gospodarstwa.

Co może zrobić pszczelarz i samorząd już teraz

Zanim pojawią się gotowe preparaty, część wniosków z tych badań można przełożyć na praktykę:

• sadzenie pasów kwietnych wokół pól i pasiek – im więcej gatunków, tym bogatszy mikrobiom pyłku,
• ograniczanie wielkich monokultur w zasięgu lotu pszczół,
• współpraca pszczelarzy z rolnikami przy planowaniu wysiewów roślin miododajnych,
• rozsądne użycie antybiotyków w pasiece – tylko tam, gdzie naprawdę nie ma alternatywy.

Coraz częściej mówi się o „zdrowiu gleb”, „zdrowiu zapylaczy” czy „zdrowiu ludzi” jako elementach jednego systemu. Mikroby z pyłku świetnie pokazują, że to nie są puste hasła. To, co rośnie w miedzach i na miejskich skwerach, realnie wpływa na skład mikroflory w ulach, a tym samym na bezpieczeństwo żywności.

Dla przeciętnego czytelnika ta historia ma jeszcze jedno przesłanie: warto wspierać inicjatywy zazieleniania miast, łąki kwietne, ogrody społecznościowe. Z perspektywy naukowców nie są to jedynie ładne dekoracje. To część skomplikowanej sieci powiązań między roślinami, pszczołami, mikroorganizmami i naszym talerzem. Im bardziej różnorodna sieć, tym stabilniejsze zbiory – i tym większa szansa, że miód w słoiku będzie rzeczywiście produktem natury, a nie laboratorium chemicznego.