Как пчелната ларва става царица?

Снимка: Waugsberg, CC

От десетилетия учените смятали, че приемането на нещо специално, субстанция, наречена "пчелно млечице", превръща обикновената ларва на пчелата в царица. Ново изследване обаче показва, че всъщност ситуацията може да е абсолютно противоположна: това, с което НЕ СЕ ХРАНЯТ бъдещите царици, е от ключово значение.

   Пчелното млечице (royal jelly) изглежда като белезникав сопол. Повече от половината от съдържанието му е вода, а останалото е комбинация от протеини и захари. Специални жлези в главата на работничките го секретират и след това ларвите се хранят с него.  Развиващата се царица се изхранва изцяло с пчелно млечице - не ѝ се дава нито полен, нито мед. С тях се изхранват сестрите и работничките. Някои описват лишаването на пчелите-работнички от пчелно млечице като хранителна кастрация. Тези пчели не получават специалната "Храна на Боговете". Или по-скоро храната на генетичната монархия. И така, до този момент смятахме, яйчниците им деградират и те не се превръщат в царици.  Оказва се, че е било тъкмо обратното. Лишаването на невръстната царица от полен и мед е това, което я прави член на кралското семейство, а не неограничения и достъп до пчелно млечице.  Царици и гени  От абсолютно идентичен генетичен материал могат да се получат крайно различни на вид животни - пчелата-работничка и царицата се различават само по това кои от гените им са активни. Гените кодират протеини, които изграждат останалата част от тялото. Манипулирайки средата на тяхното потомство, пчелите генетично изменят своите тела посредством режима на хранене.  От известно време знаем, че диетата участва в изграждането на различните тела на пчелите. Науката все още се опитва да разбере как се случва това. Ларвите на царици са заобиколени от пчелно млечице; те буквално плуват в море от сладък пчелен сопол в уголемени килийки. Пчелите работнички се хранят с "пчелен хляб" (съставен от ферментирал полен) и мед. Пчелите акушерки ги смесват до субстанция означавана като "работническо желе" и добавят като гарнитура жлезисти секреции. (Тук следва да се запитаме дали в такъв случай веганите е редно да се хранят с мед, но това е друг въпрос за друга статия - б.а.). Работничките не получават специалните съставки в пчелното млечице и затова техните полови органи деградират.

Това поне е общоприетото обяснение. Д-р Мей Беренбаум (May Berenbaum) обаче, професор в Университета в Илинойс и автор на новото проучване, твърди че няма прост отговор на въпроса: "С какво се хранят бебетата пчели?".  "Беше ни изключително трудно да установим какво точно ядат ларвите," разказва тя. "Освен другите неща, работническото желе и пчелното млечице изглежда имат, и тук няма пълен консенсус по въпроса, различно съотношение на секрециите на мандибуларните и хипофарингиалните жлези... Всичко се случва в пълен мрак в компанията на 50 000 жила. Така че трябва да разберете, това съвсем не е най-гостоприемното животно за изследване."  Пчелният хляб и медът се получават от растителни материали и като много други растителни материали те съдържат различни фенолни съединения. Ние ги ядем непрекъснато. Флаваноидите, например, са съединенията, които дават характерния вкус на различните растенията. Наред с някои други функции, те помагат на растенията да отблъскват растителноядните насекоми.  В пчелното млечице обаче не се откриват фенолни киселини. Никакви. От предишно изследване учените знаят, че флаваноидите повишават имунните отговори при възрастните пчели-работнички. Това е нещо прекрасно, което освен това помага на пчелите да обезвреждат пестициди по-бързо. Учените обаче били любопитни как ще реагират развиващите се пчели на фенолни съединения.  За да проверят, те подложили две групи ларви на пчели на диета с и без p-кумаринова киселина, типичен флаваноид. След това те проследили внимателно разликите в активацията на гените между двете групи. Резултатите били потресаващи, неочаквани и изключително интересни.  Пчелите хранени с p-кумаринова киселина имали значително по-малки яйчници от тези, които поемали храна без този флаваноид. Това било най-ключовото, тъй като, в крайна сметка, кое прави пчелата-царица царица? Тя е единствената пчела в кошера, която може да снася яйца. 14 гена, за които се знае, че участват в диференциацията между работник и царица били с повишена експресия.  Пчелите-царици също така са по-големи и живеят много по-дълго от работничките. При определен набор от гени, за които се знае, че регулират размера на органите в животните, p-кумариновата киселина значително променила експресията на повече от половината гени, участващи в този сигнален път.  "Никога не сме си поставяли за цел да променяме разбиранията за цариците или за разпределението на кастите," разказва Беренбаум. "Аз специално се интересувам от детоксикация - как насекомите се справят с фитотоксините, които консумират. За наша, изключително приятна, изненада установихме още промени в голям набор от други гени, които също участват в определянето на кастите".  "Беше един от тези мигове, в които фактите са просто очевидни. Замислих се... идеята за пчелното млечице е толкова привлекателна, че хората реално никога не са я оспорвали."  Потискане на гени  След като векове сме живели в компанията на пчели, защо продължаваме да научаваме нови неща за тях? За да си отговорим на този въпрос, се свързахме с д-р Ръзард Малезка (Ryszard Maleszka) от Националния Австралийски университет. Той, освен че е автор на новото изследване, работи основно върху епигенетиката на пчелите.  Епигенетиката е наука за това как средата влияе на експресията на гените. "Сегашните ни познания за биологичните системи са силно повърхностни и биологията на пчелите не прави изключение," обяснява докторът. "Става дума за 500 млн. години еволюция на животните, така че има още доста неща за откриване."  "Това изследване е страхотен пример за еволюционно изобретение, в което съединения синтезирани от растенията участват като ключов елемент в генната регулация... Като използват добавки от околната среда, пчелите са открили хитър начин да се справят със сериозно предизвикателство: Как да генерират два различни организма, дългоживящите репродуктивно-активни царици и кратко-живящите функционално-стерилни работнички, като използват един общ генетичен хардуер."  Доста фактори участват в превръщането на царицата, освен растителните съединения от това изследване. Например, съединение с прекрасното име ройалактин (royalactin) се смята за жизнено важно при развитието на царица. Малезка обаче е изразил остра критика към идеята, че едно-единствено съединение в пчелното млечице е "ключът" за образуването на царица. През 2008 г. неговата лаборатория успяла да получи пчели-царици без те да са поемали никакво пчелно млечице, като са потиснали определена група гени. Други изследователи, които се занимават с пчели, също са оспорили идеята за една ключова молекула, която да участва в процеса на развитие на царица. Вероятно истината, както и всичко друго в биологията, е много сложна и е свързана с множество различни фактори.  Истинското значение на това ново изследване може би е в това, че обяснява защо пчелите-работнички не стават царици. Вместо химическа кастрация чрез лишаване на работничките от пчелно млечице, в процеса на хранене се осигурява химическа защита за яйчниците на царицата. Тя е защитена от потенциално токсичните метаболитни ефекти на растителните токсини. С напредването на технологиите може би един ден ще се доближим до изясняването на въпроса с какво точно се хранят пчелите в кошера си и защо.  Хмм, а защо хората ядат пчелно млечице?  Докато смятахме пчелното млечице за магическата съставка на пчелите-царици, да извличаме и ядем сопол, произведен в главата на насекомо, изглежда имаше известен, макар и леко извратен, смисъл. Поддръжниците на пчелното млечице твърдят, че то лекува множество различни състояния при човек, особено безплодие. По метода на дедукцията, това, което прави пчелите-царици същински машини за бебета, снасящи до 2000 яица на ден, би трябвало да повиши и човешкия фертилитет. В случая трябва да се отбележи, че, за щастие, учените не определят на този принцип връзката между причина и следствие.

Пчелното млечице също се предлага като афродизиак и, като повечето еротични продукти от насекоми, се прилага чрез "енергично натриване." Така че е доста трудно да се каже доколко това средство наистина е ефективно при постигане на ерекция. Всъщност, размножаването при пчелите е свързано с откачане на пениса и смърт, което не звучи като особено приятно изживяване, особено ако продължаваме да се придържаме към идеята, че "което е добре за пчелата, би трябвало да работи в аналогичния случай при човек".  За сметка на това, пчелното млечице наистина има някои антибактериални и антигъбични свойства, тъй като то представлява средата, в която плуват развиващите се пчелни ларви, докато не протече метаморфозата. В козметичната индустрия се рекламира като средство срещу стареене. Логиката е, че пчелите-царици живеят около 40 пъти по-дълго от нормалната пчела работник. Засега няма достатъчно доказателства, пчелното млечице да има каквото и да е медицинско приложение при хора. Вероятно обаче то е добър хидратиращ агент. Особено, ако не знаеш откъде точно идва.  Предполага се, че около 600 тона пчелно млечице се произвежда и продава в света годишно, като Източна Азия е основният производител. Цените варират в широки граници, но на повечето места е горе-долу по долар на грам. Търговската цена на пчелното млечице се определя от това какво си мислим, че знаем за неговите вълшебни свойства и, както изглежда, това няма да се промени в обозримото бъдеще.  От друга страна, сега поне ще имате уникалната възможност да ужасявате приятелите си, които го използват, като им разкривате откъде точно идва сополообразното желе, което смятат за чудотворно.

По материали от: Wenfu Mao, Mary A. Schuler, and May R. Berenbaum. 2015. A dietary phytochemical alters caste-associated gene expression in honey bees. Science Advances 1(7). 

Източник: WIRED.com