Спасение пчел с помощью суперпродукта: инженерная добавка увеличивает репродукцию колоний

Рабочие пчелы кормятся в лаборатории Оксфордской пчелиной лаборатории. Автор: Кэролайн Вуд.

Новое исследование под руководством Оксфордского университета в сотрудничестве с Королевскими ботаническими садами Кью, Гринвичским университетом и Техническим университетом Дании может предложить экономически эффективное и устойчивое решение для борьбы с катастрофическим сокращением популяции медоносных пчел.

Инженерная пищевая добавка, разработанная для обеспечения необходимыми соединениями, содержащимися в растительной пыльце, значительно улучшила репродукцию колоний. Результаты опубликованы в журнале Nature.

Проблема: решение критического дефицита питательных веществ

Изменение климата и интенсификация сельского хозяйства все больше лишают медоносных пчел цветочного разнообразия, необходимого им для процветания. Пыльца, основной компонент их рациона, содержит специфические липиды, называемые стеролами, необходимые для их развития. Все чаще пчеловоды кормят своих пчел искусственными заменителями пыльцы из-за недостатка натуральной пыльцы. Однако эти коммерческие добавки, состоящие из белковой муки, сахаров и масел, не содержат правильных стерольных соединений, что делает их питательно неполноценными.

В новом исследовании команде ученых удалось модифицировать дрожжи Yarrowia lipolytica для производства точной смеси шести ключевых стеролов, необходимых пчелам. Затем это было включено в рационы, которыми кормили пчелиные семьи в ходе трехмесячных испытаний. Они проводились в закрытых стеклянных теплицах, чтобы гарантировать, что пчелы питаются только экспериментальными диетами.

К концу исследования семьи, получавшие обогащенные стеролами дрожжи, выкормили до 15 раз больше личинок до жизнеспособной стадии куколки по сравнению с семьями, получавшими контрольные диеты. Семьи, получавшие обогащенный рацион, также с большей вероятностью продолжали выкармливать расплод до конца трехмесячного периода, тогда как семьи на диетах с дефицитом стеролов прекратили производство расплода через 90 дней.

Примечательно, что стерольный профиль личинок в семьях, получавших модифицированные дрожжи, соответствовал таковому в естественно фуражирующих семьях, что позволяет предположить, что пчелы избирательно переносят только наиболее биологически важные стеролы своим молодым особям.

«Наше исследование демонстрирует, как мы можем использовать синтетическую биологию для решения реальных экологических проблем. Большинство пыльцевых стеролов, используемых пчелами, недоступны в природе в количествах, которые можно было бы собрать в коммерческих масштабах, что делает невозможным создание питательно полноценного корма, заменяющего пыльцу», — сказала старший автор профессор Джеральдин Райт (факультет биологии Оксфордского университета).

«Для пчел разница между диетой, обогащенной стеролами, и обычными кормами для пчел была бы сравнима с разницей для людей между сбалансированным, питательно полноценным питанием и питанием, в котором отсутствуют необходимые питательные вещества, такие как незаменимые жирные кислоты. Используя прецизионное брожение, мы теперь можем обеспечить пчел индивидуально подобранным кормом, который является питательно полноценным на молекулярном уровне», — добавила ведущий автор доктор Элинор Мур (факультет биологии Оксфордского университета во время исследования, ныне Делфтский технический университет).

Выращивание медоносных пчел в лабораторных клетках, Оксфордская пчелиная лаборатория. Автор: Кэролайн Вуд.

Преимущества для сельского хозяйства и биоразнообразия

Опылители, такие как медоносные пчелы, способствуют производству более 70% ведущих мировых культур. Серьезное сокращение их численности, вызванное сочетанием дефицита питательных веществ, изменения климата, заражения клещами, вирусных заболеваний и воздействия пестицидов, представляет значительную угрозу для продовольственной безопасности и биоразнообразия.

Например, за последнее десятилетие ежегодные потери коммерческих семей медоносных пчел в США обычно составляли от 40 до 50% и могут достичь 60–70% в 2025 году. Эта новая инженерная добавка предлагает практическое средство для повышения устойчивости колоний без дальнейшего истощения природных цветочных ресурсов. Поскольку дрожжевая биомасса также содержит полезные белки и липиды, ее потенциально можно расширить до комплексного корма для пчел.

«Медоносные пчелы являются чрезвычайно важными опылителями для производства таких культур, как миндаль, яблоки и вишня, и поэтому присутствуют в некоторых местах выращивания культур в очень больших количествах, что может оказывать давление на ограниченные ресурсы диких цветов. Таким образом, наша инженерная добавка может принести пользу диким видам пчел, уменьшая конкуренцию за ограниченные запасы пыльцы», — добавил соавтор профессор Фил Стивенсон (RBG Kew и Институт природных ресурсов, Гринвичский университет).

«Мы полагаемся на медоносных пчел для опыления каждого третьего кусочка нашей пищи, но пчелы сталкиваются со многими стрессорами. Хорошее питание — один из способов повысить их устойчивость к этим угрозам, и в условиях сокращающихся природных кормовых ресурсов для пчел более полноценная диетическая добавка может изменить правила игры», — сказала Даниэль Дауни (исполнительный директор некоммерческой организации по исследованию медоносных пчел Project Apis m., не связанная с исследованием).

Пчеловод Дэн Этеридж с пчелиной рамкой. Автор: Кэролайн Вуд.

Дженнифер Ченнеллс взвешивает пробирки для выбора рациона медоносных пчел, Оксфордская пчелиная лаборатория. Автор: Кэролайн Вуд.

Следующие шаги и будущее применение

Хотя эти первоначальные результаты обнадеживают, необходимы дальнейшие крупномасштабные полевые испытания для оценки долгосрочного воздействия на здоровье колоний и эффективность опыления. Потенциально добавка может стать доступной фермерам в течение двух лет.

Эта новая технология также может быть использована для разработки пищевых добавок для других опылителей или сельскохозяйственных насекомых, открывая новые возможности для устойчивого сельского хозяйства.

Больше информации: Engineered yeast provide rare but essential pollen sterols for honeybees, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09431-y

Источник: University of Oxford