Lebah lebat di koloni makmal. Leif Richardson, CC BY-NC-ND

Cari maklumat mengenai 'pengambilan diri,' dan anda mungkin akan menemui penerangan mengenai pelbagai cara yang kita gunakan oleh manusia untuk menyelesaikan masalah. Sebenarnya, penggunaan molekul aktif secara biologi - yang kebanyakannya berasal dari tumbuh-tumbuhan - untuk mengubah tubuh dan minda kita seolah-olah menjadi sifat manusia yang sangat jelas.

Tetapi tumbuh-tumbuhan mempunyai ciri-ciri yang jelas di dalam diet banyak haiwan. Semakin berkembang badan penyelidikan mencadangkan beberapa haiwan boleh mendapatkan manfaat perubatan daripada kimia tumbuhan, dan mungkin juga mencari bahan kimia ini apabila sakit. Simpanse makan daun tertentu yang mempunyai sifat membunuh parasit. gajah mengandung telah diperhatikan memakan bahan tumbuhan dari pokok-pokok yang digunakan manusia untuk menggerakkan tenaga kerja. Anda mungkin pernah melihat anjing peliharaan anda atau kucing makan rumput - yang memberikan mereka tiada pemakanan - dalam apa yang dipercayai merupakan usaha untuk mengubati mual dengan mencetuskan muntah.

Dalam penyelidikan saya, saya telah melihat bagaimana lebah belukar dipengaruhi oleh jenis sebatian biologi aktif ini. Dengan rakan sekerja, saya dapati bahawa bahan kimia tumbuhan tertentu secara semulajadi hadir dalam nektar dan debunga dapat memberi manfaat kepada lebah yang dijangkiti patogen. Lebah juga boleh menukar tingkah laku mereka apabila dijangkiti untuk memaksimumkan pengumpulan bahan kimia ini. Bolehkah bahan kimia tumbuh secara semulajadi di dalam bunga menjadi sebahagian daripada penyelesaian kepada penurunan yang membimbangkan lebah liar dan terurus?

Kenapa Plants Membuat ini Chemicals?

Selain daripada sebatian tumbuh-tumbuhan membuat untuk menjalankan tugas-tugas 'utama' fotosintesis, pertumbuhan dan pembiakan, tumbuh-tumbuhan juga mensintesis dipanggil sebatian metabolit sekunder. Molekul ini mempunyai pelbagai tujuan, tetapi ketua di kalangan mereka adalah pertahanan. Bahan kimia ini menyebabkan daun dan tisu-tisu lain tidak sedap atau toksik kepada haiwan herbivor yang sebaliknya akan mengunyah dan menelan jauh.

banyak kajian tentang koevolusi pusat interaksi tumbuhan-herbivore yang disusun oleh kimia tumbuhan. 'Perlumbaan senjata' antara tumbuh-tumbuhan dan herbivora telah dimainkan pada skala masa yang panjang, dengan herbivora menyesuaikan diri untuk bertolak ansur dan juga pakar dalam tumbuhan toksik, sementara tumbuh-tumbuhan kelihatan telah menghasilkan toksin novel untuk terus mendahului pengguna mereka.

Untuk larva raja, susu paya adalah kedua-dua almari dapur dan kabinet ubat. Leif Richardson, CC BY-NC-ND

Herbivora mungkin mengalami manfaat, kos atau gabungan kedua-duanya apabila mereka menggunakan metabolit tumbuhan menengah. Sebagai contoh, larva kupu-kupu raja adalah herbivora khusus susu susu, yang mengandungi steroid toksik yang disebut cardenolides. Walaupun raja-raja terpilih secara terpilih cardenolides dalam badan mereka sendiri sebagai pertahanan terhadap pemangsa seperti burung, mereka juga mungkin mengalami pertumbuhan yang perlahan dan peningkatan risiko kematian akibat daripada pendedahan kepada sebatian toksik ini.

Menariknya, metabolit sekunder tidak hanya terdapat pada daun. Mereka juga hadir dalam tisu yang fungsinya jelas untuk menarik bukan mengusir - termasuk buah-buahan dan bunga. Sebagai contoh, ia telah lama diketahui bahawa nektar bunga biasanya mengandungi metabolit sekunder, termasuk asid amino bukan protein, alkaloid, fenolik, glikosida dan terpenoid. Namun sedikit diketahui bagaimana atau sama ada bahan kimia ini menjejaskan penyerbuk seperti lebah.

Bolehkah metabolit sekunder mempengaruhi interaksi tumbuhan dengan pendebunga, sama seperti mereka mempengaruhi interaksi dengan pengguna herbivor tisu daun? Sama seperti herbivora lain, boleh lebah juga mendapat manfaat dengan mengkonsumsi sebatian tumbuhan ini? Bolehkah penggunaan metabolit sekunder membantu lebah menampung parasit dan patogen yang terlibat dalam penurunan lebah liar dan terurus?

Sebatian tumbuhan Kurangkan Parasit Dalam Lebah

Dengan rakan-rakan dalam makmal Rebecca Irwin di Dartmouth College dan Lynn Adler di University of Massachusetts, Amherst, saya disiasat soalan-soalan ini dalam kajian baru. Kami mendapati pelbagai sebatian struktur tumbuhan metabolit sekunder yang ditemui dalam nektar bunga boleh mengurangkan beban parasit dalam lebah belukar.

Dalam suasana makmal, kita dijangkiti lebah keliru timur biasa (Bombus tidak sabar) dengan parasit usus protozoan, Critidia bombi, yang dikenali untuk mengurangkan usia panjang lebah dan kejayaan reproduktif. Kemudian kita makan lebah setiap hari sama ada diet kawalan sukrosa sahaja madu atau satu yang mengandungi satu daripada lapan sebatian metabolit sekunder yang secara semula jadi berlaku di madu tumbuhan yang dikunjungi oleh lebah belukar di alam liar.

Selepas satu minggu, kami mengira sel parasit dalam lebah lebah. Secara keseluruhan, diet yang mengandungi metabolit sekunder sangat mengurangkan beban penyakit lebah. Setengah sebatian mempunyai kesan yang signifikan secara statistik pada mereka sendiri. Kompaun dengan kesan kuat adalah anabasin alkaloid tembakau, yang mengurangkan beban parasit dengan lebih dari 80%; sebatian lain yang melindungi lebah daripada parasit termasuk alkaloid tembakau, nikotin, thymol terpenoid, yang terdapat dalam nektar pokok basswood, dan catalpol, glikosida iridoid yang terdapat dalam nektar turtlehead, sebuah loji basah di timur Amerika Utara.

Kami menjangkakan lebah juga mungkin menanggung kos apabila mereka memakan sebatian ini. Tetapi kita mendapati bahawa tiada bahan kimia yang memberi kesan kepada umur panjang lebah. Anabasine, kompaun dengan manfaat anti-parasit terkuat, mengenakan kos pembiakan, meningkatkan jumlah hari yang diperlukan untuk lebah untuk matang dan bertelur. Walau bagaimanapun, walaupun kelewatan ini, tiada perbezaan dalam keluaran pembiakan muktamad dalam percubaan kami.

Kajian ini dengan jelas menunjukkan bahawa lebah liar boleh mendapat manfaat apabila mereka menggunakan metabolit sekunder secara semulajadi hadir dalam madu bunga. Pendedahan seumur hidup lebah terhadap sebatian ini mungkin lebih besar, kerana mereka juga mengkonsumsi mereka dalam debunga dan sebagai larva.

Dalam penyelidikan lain, kami telah menemui bukti bahawa beberapa sebatian dengan fungsi anti-parasit dicari oleh lebah apabila mereka mempunyai parasit, tetapi tidak ketika mereka sihat. Sekurang-kurangnya dalam beberapa konteks - termasuk percubaan lapangan dengan lebah liar yang dijangkiti secara semula jadi dengan Critidia bombi - lebah belukar membuat pilihan mencari makan sebagai tindak balas kepada status parasit, sama dengan haiwan lain yang mengubati diri sendiri.

Resipi Untuk Berjangka Populasi Bee?

Jadi bagaimana dengan aplikasi praktikal: bolehkah penyelidikan ini dimanfaatkan untuk membantu menurunkan populasi lebah? Kita tidak tahu lagi. Walau bagaimanapun, penemuan kami mencadangkan beberapa soalan yang menarik mengenai pengurusan landskap, pengambilan habitat pencemar dan amalan ladang.

Pada masa akan datang, kami merancang untuk menyiasat sama ada menanam tumbuhan tertentu di sekitar apiari dan ladang akan menyebabkan populasi lebah yang sihat. Adakah tumbuh-tumbuhan asli sumber utama sebatian perubatan untuk lebah yang mana mereka berkongsi sejarah evolusi yang panjang? Bolehkah ladang-ladang yang bergantung kepada pencemar lebah liar untuk penghantaran 'perkhidmatan ekosistem' penyerbukan menjadi lebih baik untuk dapat menyokong kesihatan lebah?

Penyampaian metabolit madu nadi dan debunga sekunder untuk lebah berpenyakit mungkin bukan satu-satunya alat yang diperlukan untuk menggalakkan kemampanan jangka panjang bagi haiwan-haiwan ekologi dan ekonomi yang penting ini. Tetapi ternyata ini mungkin sekurang-kurangnya sebahagian daripada penyelesaiannya. Pertanian boleh datang dengan penuh, mengakui bahawa untuk mendapat manfaat daripada perkhidmatan ekosistem yang disampaikan oleh haiwan liar, kita harus mempertimbangkan keperluan habitatnya.

Artikel ini pada asalnya diterbitkan pada Perbualan.
Baca artikel asal.

Mengenai Penulis

Leif Richardson ialah Fakulti Penyelidikan Pasca Bimbingan Makanan dan Pertanian Kebangsaan USDA di Universiti Vermont. Dia bekerja pada interaksi multispesies yang berpusat pada tumbuhan dan pendebunga mereka, terutamanya lebah. Dia mengkaji bagaimana pencemar polimer lebah liar blueberry komersial dipengaruhi oleh kimia tumbuhan dan bagaimana interaksi tumbuhan dengan kulat mycorrhizal menjejaskan kesihatan lebah. Satu lagi minat penyelidikan menggunakan data spesimen muzium untuk mengkaji corak penurunan spesies lebah Amerika Utara dan Eropah. Lawati laman webnya: www.leifrichardson.org/

Book Co-Authored by Leif Richardson:

{amazonWS: searchindex = Books; keywords = 0691152225; maxresults = 1}