Naturalna „tarcza” dla pszczół. Naukowcy wskazują niespodziewanego sprzymierzeńca

Zamiast szukać ratunku w laboratoriach chemicznych, naukowcy postanowili przyjrzeć się bliżej samej naturze, odkrywając w niej zdumiewający system obronny. Okazuje się, że pyłek kwiatowy to nie tylko pokarm dla pszczół, ale przede wszystkim nośnik pożytecznych bakterii wytwarzających naturalne antybiotyki. Te mikroskopijne sojuszniki mogą stać się naszą najsilniejszą bronią w walce o przetrwanie zapylaczy i bezpieczeństwo upraw.

Naukowcy znaleźli wsparcie tam, gdzie mało kto zagląda.

Nowe badania zespołu z Washington College i Uniwersytetu Wisconsin-Madison pokazują, że w pyłku roślin kryje się mikroskopijny sojusznik pszczół i rolników. Bakterie żyjące na ziarnach pyłku wytwarzają naturalne antybiotyki, które ograniczają rozwój groźnych chorób pszczół i wielu upraw. To może radykalnie zmienić podejście do ochrony uli i pól – bez sięgania po kolejne dawki chemii.

Pszczoły pod presją chorób i chemii

Pszczoły miodne odpowiadają za zapylanie ogromnej części roślin uprawnych – od sadów, przez warzywa, po rośliny paszowe. Od lat ich kondycja budzi jednak niepokój. W ulach stwierdzono już ponad 30 różnych patogenów: wirusy, bakterie, grzyby i pasożyty. Taki koktajl zagrożeń uderza zarówno w same pszczoły, jak i w bezpieczeństwo żywnościowe.

Przeczytaj również: Pollen jak naturalny antybiotyk: nowa broń w obronie pszczół i plonów

Dotychczas główną linią obrony były antybiotyki i środki przeciwgrzybicze stosowane przez pszczelarzy. Skuteczność wielu preparatów słabnie, a niektóre bakterie – na przykład wywołujące zjadliwą zgnilca amerykańskiego – wykształciły już oporność na popularne substancje. Do tego dochodzą skutki uboczne: zaburzona mikroflora jelitowa pszczół, pozostałości leków w miodzie czy wosku, ryzyko dla środowiska.

Badacze postanowili przyjrzeć się nie kolejnemu preparatowi z laboratorium, ale temu, co pszczoły same przynoszą do ula razem z pyłkiem.

Pyłek to nie tylko białko. To także mikro-armia

W każdej zdrowej rodzinie pszczelej gromadzi się spore zapasy pyłku – to główne źródło białka, potrzebnego do rozwoju larw i produkcji mleczka. Analizy naukowców pokazały, że te kolorowe grudki pyłku wcale nie są jałowe. Przeciwnie, pełno w nich bakterii, z których duża część należy do grupy Actinobacteria.

Przeczytaj również: Wypatrz ten zalążek gniazda szerszenia azjatyckiego przed końcem kwietnia

Badacze wyizolowali 34 różne szczepy bakterii z pyłku świeżo zebranego z roślin oraz z pyłku składowanego już w ulu. Aż 72 procent z nich to przedstawiciele rodzaju Streptomyces – bakterii od dawna znanych z tego, że wytwarzają substancje o silnym działaniu antybakteryjnym i przeciwgrzybiczym. Przez dekady farmacja korzystała z nich jako źródła antybiotyków dla ludzi.

Te same typy bakterii pojawiały się zarówno na kwiatach, na ciałach zbieraczek, jak i w samych ulach. To wyraźny sygnał, że przenoszą się one z roślin do kolonii pszczół właśnie w trakcie oblotów i zbierania pyłku. Pszczoły nie tylko zdobywają pożywienie, ale przy okazji „zaszczepiają” swoje magazyny pożytecznymi mikrobami.

Przeczytaj również: Dlaczego część zwierząt zjada własne młode? Zaskakujące wnioski biologów

Skład tego miniaturowego ekosystemu zależy w dużej mierze od otoczenia. Im większa różnorodność roślin kwitnących wokół pasieki, tym bogatsza mikroflora towarzysząca pyłkowi. Monokultury uprawne – rozległe pola jednej rośliny – dostarczają pszczołom nie tylko uboższego pokarmu, ale też zubażają tę niewidoczną, bakteryjną „tarczę ochronną”.

Naturalne antybiotyki z pyłku kontra groźne choroby

Kluczowym etapem badań była próba sprawdzenia, czy bakterie z pyłku rzeczywiście potrafią hamować rozwój patogenów. Naukowcy zestawiali poszczególne szczepy z sześcioma niebezpiecznymi drobnoustrojami – trzema atakującymi pszczoły i trzema zagrażającymi roślinom uprawnym.

Ochrona larw w ulu

W przypadku pszczół pozytywne efekty okazały się bardzo wyraźne. Praktycznie wszystkie przebadane szczepy Streptomyces skutecznie ograniczały rozwój grzyba Aspergillus niger, odpowiedzialnego za tzw. kamieniec. Choroba ta sprawia, że larwy zamieniają się w twarde, „kamienne” twory i może długo rozwijać się w ulu niezauważona.

Część bakterii blokowała także wzrost Paenibacillus larvae, sprawcy zgnilca amerykańskiego. To jedna z najgroźniejszych chorób czerwia – bardzo zakaźna i w wielu krajach objęta obowiązkiem zgłaszania służbom weterynaryjnym. Jej pojawienie się w pasiece często kończy się spaleniem całych uli.

Ta sama broń działa też na choroby roślin

Te same bakterie z pyłku potrafiły hamować rozwój patogenów siejących spustoszenie na polach i w sadach. W testach znalazły się m.in. sprawcy bakteryjnych zgorzeli, więdnięcia i zgnilizn korzeni, atakujący takie rośliny jak jabłonie, pomidory czy ziemniaki. W wielu przypadkach wzrost szkodliwych bakterii wyraźnie spowalniał lub całkowicie ustawał pod wpływem metabolitów produkowanych przez Streptomyces.

Mikroorganizmy z pyłku nie tylko bronią larwy pszczoły w komórce plastra, ale równocześnie mogą chronić jabłoń czy ziemniaka w polu.

Co dokładnie wytwarzają bakterie z pyłku

Aby zrozumieć, skąd bierze się ta siła, naukowcy przeanalizowali substancje, które produkują izolowane bakterie. W próbkach pojawiło się kilka grup związków dobrze znanych mikrobiologom:

• PoTeMs – złożone makrolaktamy o działaniu przeciwbakteryjnym,
• surugamidy – cykliczne peptydy zdolne do unieszkodliwiania różnych drobnoustrojów,
• loboforiny – związki wykazujące silną aktywność przeciwdrobnoustrojową,
• sidrofor typu desferrioxamina – „pułapka” na żelazo, bez którego wiele patogenów nie jest w stanie się mnożyć.

Te substancje tworzą razem coś w rodzaju wieloskładnikowego koktajlu ochronnego. Działają w różnych miejscach komórki mikroba, utrudniając mu wzrost i rozprzestrzenianie się, przy niewielkiej szkodliwości dla innych organizmów żywych. To ważne, gdy myśli się o stosowaniu ich w otwartym środowisku, jak ul czy pole uprawne.

Jak roślinne bakterie trafiają do ula

Żeby ustalić pochodzenie tych pożytecznych mikrobów, badacze przeprowadzili analizy genomowe. Wynika z nich, że bakterie z pyłku nie są przypadkowymi pasażerami z kurzu. To tzw. endofity – organizmy żyjące wewnątrz tkanek roślin, w tym w kwiatach i zalążniach.

W ich genomach znaleziono zestaw genów typowych dla ścisłej współpracy z roślinami. Chodzi m.in. o enzymy rozluźniające ściany komórkowe, geny odpowiedzialne za produkcję roślinnych hormonów wzrostu czy układy pozwalające efektywnie przechwytywać żelazo z otoczenia. Wszystko to pomaga bakteriom zasiedlać roślinę i utrzymywać z nią stabilną relację.

Kiedy roślina wytwarza pyłek, część endofitów trafia do jego wnętrza. Pszczoły zbierają go na odnóżach, niosą do ula, mieszają z nektarem i śliną, a ostatecznie zasklepiają w komórkach plastra jako tak zwany pierzga. Wraz z tym procesem całe kolonie bakterii lądują w magazynach żywnościowych rodziny pszczelej i dalej produkują swoje bioaktywne związki.

Szansa na stabilniejsze ule i mniej chemii w rolnictwie

W wielu krajach pszczelarze wciąż opierają się na dwóch głównych antybiotykach: oksytetracyklinie i tylozynie. Tego typu środki trafiają potem w śladowych ilościach do miodu czy wosku i wpływają na całe mikrobiologiczne otoczenie ula. Patogeny stopniowo uczą się je obchodzić.

Zastosowanie pożytecznych bakterii z pyłku mogłoby odwrócić logikę tej walki. Zamiast próbować sterylizować ul, pszczelarz mógłby świadomie wspierać naturalny system obronny kolonii. Naukowcy wskazują, że wybrane szczepy Streptomyces – najlepiej lokalnego pochodzenia – da się potencjalnie „zaszczepić” w ulach, np. poprzez wzbogacony pyłek lub specjalne preparaty podawane rodzinom pszczelim.

Mikroby, z którymi roślina żyła w symbiozie, mogą stać się strażnikami zdrowia całej pasieki – bez konieczności sięgania po kolejne dawki leków.

Ten sam zestaw związków wytwarzany w ulu mógłby znaleźć zastosowanie na polach. Preparaty bazujące na bakteryjnych metabolitach lub na samych bakteriach stałyby się biologiczną alternatywą dla niektórych pestycydów syntetycznych. Szczególnie w ochronie sadów, warzyw i roślin, w których choroby bakteryjne generują duże straty.

Dlaczego różnorodność roślin wokół pasieki ma tak duże znaczenie

Cały opisany system wisi na jednym, często niedocenianym filarze: bogactwie roślin kwitnących. W uboższych, zdominowanych przez monokultury krajobrazach, pyłek pochodzi zwykle z niewielu gatunków. To oznacza mniej zróżnicowaną dietę dla pszczół, ale także skromniejszy zestaw endofitycznych bakterii. W efekcie naturalny „arsenał” antybiotyczny ula się kurczy.

W otoczeniu, gdzie kwitnie wiele dzikich bylin, krzewów, drzew i roślin łąkowych, pszczoły zbierają pyłek z kilkudziesięciu, a czasem kilkuset gatunków. Z każdym lotem przynoszą do ula nową porcję bakterii, które mogą uzupełniać się pod względem zdolności ochronnych. To jeden z mniej widocznych, ale bardzo konkretnych argumentów za przywracaniem miedz, pasów kwietnych przy polach i zadrzewień śródpolnych.

Co z tego wynika dla pszczelarzy i rolników

Dla pszczelarzy te badania są sygnałem, że warto inaczej spojrzeć na kwestie profilaktyki. Dbanie o dostęp do zróżnicowanej bazy pyłkowej, stawianie uli w pobliżu łąk kwietnych, parków czy pasów kwitnących roślin może realnie przełożyć się nie tylko na ilość miodu, ale też na odporność rodzin na choroby larw. W przyszłości rynek może wprowadzić preparaty oparte na wybranych szczepach Streptomyces, które będą elementem programów zdrowotnych pasiek.

Rolnicy zyskują natomiast dodatkowy argument za integrowaną ochroną roślin. Połączenie biologicznych środków ochrony – w tym tych inspirowanych bakteriami z pyłku – z ograniczonym, przemyślanym użyciem chemii może obniżyć ryzyko powstawania odporności patogenów i zmniejszyć koszty środowiskowe. Zdrowsze pszczoły oznaczają też stabilniejsze plony roślin wymagających zapylania.

W szerszej perspektywie widać tu ciekawą, trójstronną współzależność: rośliny żywią bakterie, bakterie pomagają roślinom i pszczołom, a pszczoły rozwożą mikroby między kolejnymi kwitnącymi gatunkami. Każde zaburzenie tej układanki – nadmierna chemizacja, zubażanie krajobrazu czy likwidacja miedz – odbija się na pozostałych elementach. Z kolei kilka pozornie prostych działań, takich jak wysiew pasów kwietnych czy zmniejszenie intensywności oprysków w czasie kwitnienia, może wzmocnić ten układ na długo.