Нові підказки про те, як вуглекислий газ впливає на розмноження джмелів
Багатьом знайомий той фактор, як бджолярі випускають хмари вуглекислого газу у вулик, щоб заспокоїти комах, але про нього мало, що відомо, особливо про вплив на бджіл. Недавнє дослідження дало уявлення про те, як хімічна сполука впливає на фізіологію бджіл, включаючи розмноження.
Дослідницька група, очолювана ентомологом з Коледжу сільськогосподарських наук штату Пенсільванія, вирішила з'ясувати, як вуглекислий газ, мабуть, обходить діапаузу, фазу, схожу на сплячку, під час якої бджоли сплять взимку, щоб запустити репродуктивний процес у маток.
Дослідники виявили, що вуглекислий газ спочатку викликав зміни у метаболізмі, які потім викликали вторинні ефекти на репродуктивну функцію. Висновки, нещодавно опубліковані в журналах Insect Biochemistry and Molecular Biology, суперечать попереднім гіпотезам.
"Раніше вважалося, що CO 2 безпосередньо впливає на репродукцію, але це дослідження є одним з перших доказів того, що це, ймовірно, не так", - говорить Е. Амсалем, доцент кафедри ентомології. «Ми виявили, що CO 2 змінює спосіб зберігання та перерозподілу макронутрієнтів в організмі. Той факт, що потім запускається репродуктивний процес є лише наслідком цих процесів».
За словами дослідників, вуглекислий газ зазвичай використовується бджолярами та дослідниками для заспокоєння бджіл та інших комах. Але крім заспокійливого ефекту вуглекислий газ також може викликати низку інших фізіологічних реакцій.
Наприклад, коли королеви джмелів зазвичай впадають у діапаузу в зимові місяці, перш ніж почати нову колонію навесні, бджолярі та дослідники можуть використовувати вуглекислий газ, щоб запустити репродуктивний процес королів раніше, ніж це сталося б само по собі.
Амсалем сказала, що було кілька причин, через які вона та інші дослідники хотіли провести дослідження. По-перше, через те, що вуглекислий газ використовується дуже широко, важливо зрозуміти механізм його дії на комах, особливо на джмелів, де він є корисним інструментом для комерційних пасік для створення колоній для запилення цілий рік. Але по-друге, краще зрозуміти, як використання вуглекислого газу також може вплинути на результати досліджень.
"Ми знаємо, що вуглекислий газ може мати безліч ефектів, у тому числі і на поведінку", - сказав Амсалем. "Отже, якщо ви проводите дослідження впливу певних маніпуляцій на поведінку бджіл, а також використовуєте CO 2 як анестетик, що ви насправді вивчаєте - ефект вашої маніпуляції або ефект CO 2?"
Для дослідження вчені провели два етапи експериментів. По-перше, дослідники хотіли краще зрозуміти фізіологічну дію вуглекислого газу на маток джмелів.
Дослідники розділили бджіл на дві групи: одну не лікували, іншу обробляли вуглекислим газом. Потім команда досліджувала бджіл у трьох тимчасових точках: відразу після обробки, а потім через три та 10 днів. У кожний момент часу дослідники досліджували яєчники та вимірювали концентрацію макронутрієнтів у декількох тканинах, що дало уявлення про зміни метаболічної функції з часом.
"Королеви, які отримували CO 2 , демонстрували більш високий рівень активації яєчників, ніж необроблені", - сказав Амсалем. «У оброблених маток також спостерігалося зрушення в розподілі макронутрієнтів: менше ліпідів в органі, відомому як жирове тіло, і більше глікогену [запасена форма глюкози] і білка в яєчниках».
Потім за допомогою цієї вихідної інформації дослідники хотіли зрозуміти, як вуглекислий газ впливає як на метаболізм, так і розмноження. Вони використовували вуглекислий газ для лікування двох додаткових груп маток: однієї групи, у якої були видалені яєчники, та іншу, яку лікували антагоністом ювенільного гормону.
Дослідники пояснили, що цей антагоніст знижує рівень ювенільного гормону, який регулює розмноження та прискорює обмін речовин у джмелів. Вчені підозрювали, що цей гормон відіграє важливу роль у тому, як вуглекислий газ може впливати на фізіологію комах.
На цей раз вони виявили, що у бджіл, у яких були видалені яєчники, відбулася така ж зміна макроелементів, як і у бджіл у контрольній групі, у яких все ще були яєчники. Дослідники сказали, що це говорить про те, що вуглекислий газ насамперед впливає на обмін речовин, оскільки бджоли без репродуктивних органів все ще мають той самий ефект.
Крім того, бджоли, оброблені інгібітором ювенільного гормону, не виявляли цих метаболічних ефектів, що, за словами дослідників, підтверджує роль цього гормону в опосередкуванні ефектів вуглекислого газу.
Амсалем сказав, що результати важливі для розуміння того, як вуглекислий газ впливає не лише на джмелів, а й на всіх комах.
"Вуглекислий газ по-різному впливає на комах, тому, як вчені, ми намагаємося знайти загальний для всіх ефект, щоб ми могли знайти точний процес або механізм, який створює ці ефекти", - сказала вона. «Наприклад, він позитивно впливає розмноження бджіл , але може придушувати його в інших комах. Він є непостійним у тому, як він впливає на розмноження. Але ми думаємо, що він постійний у тому, як впливає обмін речовин».
Кетрін Барі, колишня аспірантка Коледжу сільськогосподарських наук, та Еран Левін, науковий співробітник Тель-Авівського університету, також брали участь у цій роботі.
Також читайте: