Пчелы оказались способны регулировать свой рацион для защиты от вредных аминокислот

Ученые из Оксфордского университета обнаружили у медоносных пчел неожиданную способность: они могут регулировать количество потребляемой пищи в зависимости от баланса незаменимых аминокислот в корме. Это поведение защищает насекомых от переедания определенных аминокислот, когда пыльца не обеспечивает их необходимым nutritional составом.

Результаты исследования, опубликованные в журнале Current Biology, показывают, что пыльца многих растений содержит незаменимые аминокислоты в пропорциях, не соответствующих потребностям пчел. Незаменимые аминокислоты — это строительные блоки белка, которые животные не могут производить самостоятельно и должны получать с пищей. Открытие может помочь фермерам, землевладельцам и садоводам принимать более обоснованные решения о поддержке здоровых популяций опылителей.

Почему пыльца не всегда идеальная еда для пчел

Пчелы получают почти всю пищу из нектара и пыльцы цветов. Нектар дает в основном сахар, а пыльца является их главным источником белка. Однако пыльца эволюционировала не как пищевое вознаграждение для опылителей, а как мужской репродуктивный материал растений, поэтому ее питательный состав не обязательно обеспечивает пчел идеальной смесью питательных веществ.

Исследователи сравнили аминокислотный состав тканей медоносных пчел с пыльцой, собранной с 99 видов цветковых растений из 26 семейств. Они также создали искусственные корма, имитирующие аминокислотный состав различных видов пыльцы или тканей пчел. В ходе лабораторных экспериментов недавно появившиеся рабочие пчелы получали эти диеты.

Большинство образцов пыльцы оказались относительно плохим соответствием аминокислотному составу тканей пчел. Пчелы, получавшие пищу, более похожую на состав их собственных тканей, потребляли больше корма, набирали больше массы тела и выбирали диету с большей долей белка.

Одна аминокислота может контролировать аппетит пчел

Исследователи предположили, что гистидин играет важную роль в этой реакции. Гистидин — незаменимая аминокислота, но пчелам она требуется в относительно небольших количествах. Когда относительное количество гистидина было высоким, пчелы сокращали общее потребление пищи, включая белок и углеводы.

По мнению ученых, такое поведение может быть результатом пост-пищеварительного механизма обратной связи, который предотвращает потребление потенциально вредных количеств определенных аминокислот. Вместо того чтобы просто есть больше пыльцы для компенсации недостающих питательных веществ, пчелы могут сокращать потребление, когда другой питательный элемент становится избыточным. Аналогичные реакции наблюдались у других животных: у крыс, например, избыток гистидина превращается в гистамин, который активирует рецепторы мозга, контролирующие потребление пищи.

Ведущий автор профессор Джеральдин Райт (кафедра биологии Оксфордского университета) отметила: «Хотя пыльцу часто считают почти идеальной пищей для пчел, это мужская гамета растений, и, в отличие от нектара, она редко производится исключительно как вознаграждение для опылителей. Это создает конфликт интересов между растением и опылителем».

Медоносные пчелы создают лучшую пищу для своего потомства

Медоносные пчелы имеют еще один способ справляться с питательными ограничениями пыльцы, особенно при кормлении развивающихся личинок. Рабочие пчелы собирают пыльцу с разнообразных цветов и хранят ее в улье как «пергу». Пчелы-кормилицы поедают этот материал и перерабатывают его питательные вещества в железистые выделения, включая маточное молочко, которое затем скармливают личинкам.

Исследователи обнаружили, что перга содержала более сбалансированный профиль незаменимых аминокислот, чем большинство отдельных источников пыльцы. Маточное молочко еще точнее соответствовало аминокислотному составу тканей пчел. Результаты показывают, что сочетание пыльцы разных растений и ее переработка пчелами-кормилицами позволяют колониям компенсировать питательные недостатки отдельных источников пыльцы.

Профессор Райт добавила: «Мы предполагаем, что медоносные пчелы эволюционировали, чтобы создавать железистые выделения, которые являются идеальной пищей для их личинок, обеспечивая соотношение незаменимых аминокислот, максимизирующее рост».

Дикие пчелы могут столкнуться с большими проблемами питания

Эта система питания доступна не всем видам пчел. Многие дикие пчелы, включая шмелей и одиночных пчел, обеспечивают потомство пыльцой напрямую. В местах обитания с небольшим разнообразием цветущих растений эти пчелы могут испытывать трудности с получением правильного баланса незаменимых аминокислот как для себя, так и для развивающегося потомства.

Результаты показывают, что схемы посадки растений для опылителей могут нуждаться в учете не только большого количества цветов, но и питательного качества пыльцы и разнообразия растений, которые ее производят.

Профессор Райт заключила: «Наши результаты показывают, что посадка для опылителей должна быть направлена не только на обеспечение цветов в течение всего сезона, но и на обеспечение разнообразия источников пыльцы. Разнообразный рацион может быть необходим пчелам для получения правильного баланса питательных веществ».

В исследовании также участвовали ученые из Саутгемптонского университета, Ланкастерского университета, Ньюкаслского университета и Еврейского университета в Иерусалиме.