Neue Forschung findet überraschende Wissenschaft hinter Hummel-Superfood

Es sind die Stacheln. Dies ist die Schlussfolgerung zweier neuer Arbeiten unter der Leitung von Forschern der University of Massachusetts Amherst, die zeigen, dass der stachelige Pollen von Pflanzen der Familie der Sonnenblumen (Asteraceae) sowohl die Infektion eines gewöhnlichen Bienenparasiten um 81-94 % reduziert als auch die Infektion deutlich erhöht Produktion von Hummelköniginnen.

Die Forschung, erschienen in Funktionelle Ökologie Und Verfahren der Royal Society B: Biologische Wissenschaftenbietet dringend benötigte Denkanstöße zu einem der ärgerlichsten Probleme, mit denen Biologen und Ökologen konfrontiert sind: Wie kann das große Sterben der weltweiten Bestäuber rückgängig gemacht werden?

Insektenbestäuber – diese fliegenden, summenden, huschenden Käfer, die helfen, alles von Blaubeeren bis Kaffee zu befruchten – tragen weltweit über 200 Milliarden Dollar an jährlichen Ökosystemleistungen bei. „Wir sind für eine abwechslungsreiche, gesunde und nahrhafte Ernährung auf sie angewiesen“, sagt Laura Figueroa, neue Assistenzprofessorin für Umweltschutz an der UMass Amherst und Hauptautorin des Artikels über Pollenstacheln. Viele Bestäuber leiden jedoch aufgrund des weit verbreiteten Einsatzes von Pestiziden, des Verlusts von Lebensräumen und anderer Ursachen unter einem beispiellosen Rückgang, und Wissenschaftler auf der ganzen Welt arbeiten eifrig daran, herauszufinden, wie die Apokalypse bekämpft werden kann.

Einer der großen Durchbrüche bei der Unterstützung von Bestäubern und insbesondere Bienen ist die Entdeckung, dass bestimmte Blumenarten Bestäubern helfen können, Krankheitsinfektionen zu widerstehen, und dass Sonnenblumen besonders wirksam bei der Bekämpfung eines weit verbreiteten Krankheitserregers, Crithidia bombi, sind, der im Darm einer Biene lebt.

Aber bis jetzt wusste niemand, warum Sonnenblumen C. bombi so effektiv abwehren oder ob andere Blumen in der Familie der Sonnenblumen die gleichen Kräfte zur Bekämpfung von Krankheitserregern haben.

Physik, nicht Chemie

„Wir wissen, dass die gesundheitlichen Vorteile einiger Lebensmittel von den spezifischen Chemikalien in ihnen herrühren“, sagt Figueroa. „Aber wir wissen auch, dass manche Lebensmittel aufgrund ihrer physikalischen Struktur gesund sind – denken Sie an ballaststoffreiche Lebensmittel.“

Um herauszufinden, wie Sonnenblumen Hummeln helfen, C. bombi zu widerstehen, entwickelten Figueroa und ihr Team ein Experiment, bei dem die stachelige Außenhülle des Pollens von den chemischen Metaboliten im Pollenkern getrennt wurde. Dann mischten sie die stachelige Sonnenblumenschale, aus der die Chemie entfernt wurde, in den Pollen, der an eine Bienencharge verfüttert wurde, während eine andere Charge mit Wildblumenpollen gefüttert wurde, der mit Sonnenblumenmetaboliten und ohne Sonnenblumenschalen bestreut war.

„Wir entdeckten, dass die Bienen, die die stacheligen Sonnenblumenpollenschalen aßen, die gleiche Reaktion hatten wie Bienen, die sich von ganzen Sonnenblumenpollen ernährten, und dass sie 87 % weniger Infektionen durch C. bombi erlitten als Bienen, die sich von den Sonnenblumenmetaboliten ernährten“, sagt Figueroa.

Aber das ist nicht alles. Bienen, die mit Pollen von Ambrosia, Spitzklette, Löwenzahn und Hundsfenchel gefüttert wurden – alles Mitglieder der Familie der Sonnenblumen und mit ähnlich stacheligen Pollenschalen – hatten ähnlich niedrige C. bombi-Infektionsraten wie die Bienen, die Sonnenblumenpollen aßen – was die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass eine solche Krankheit auftritt -Bekämpfende medizinische Wirkungen können Pflanzen der Sonnenblumenfamilie gemeinsam sein.

Essen für eine Königin

Einer der kontraintuitiven Aspekte der neuen Forschung ist, dass Sonnenblumenpollen an sich nicht so nahrhaft sind, weil Sonnenblumenpollen wenig Protein enthalten. Und während der Pollen Hummeln hervorragend vor einem Darmpathogen wie C. bombi schützen könnte, wäre es wenig sinnvoll, Hummeln Sonnenblumen und Verwandte zu füttern, wenn dies zu Unterernährung führen würde.

„Es nützt nichts, eine Erkältung zu heilen, wenn man den Patienten aushungert“, sagt Lynn Adler, Professorin für Biologie an der UMass Amherst und leitende Autorin des Artikels, der sich mit Sonnenblumenpollen und Bienenköniginproduktion befasst. „Wir müssen uns die Gemeinschaftsebene ansehen und wissen, was in den Eingeweiden der Bienen passiert, um zu wissen, wie wir ihnen helfen können, auf stressige Umgebungen zu reagieren“, sagt Adler.

Eine Möglichkeit, die Gesundheit eines Volkes einzuschätzen, ist die Anzahl der Königinnen, die es produziert, denn Königinnen sind die Art und Weise, wie ein Hummelvolk seine Gene an die nächste Generation weitergibt. Und Königinnen werden nicht geboren; sie sind gewachsen. Kolonien verwenden die von ihnen gesammelten Nahrungsressourcen, um eine kleine Anzahl von Bienenlarven in Tochterköniginnen zu verwandeln. Sobald das kalte Wetter einsetzt, werden alle Arbeiter und die alte Königin sterben. Die einzigen Bienen, die überleben, sind die neuen Tochterköniginnen. Wenn sie den Winter überstehen, bilden sie im Frühjahr eine völlig neue Kolonie. Je mehr Königinnen eine Kolonie hervorbringt, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Gene einer Kolonie über viele Bienengenerationen hinweg weitergegeben werden.

Um die Auswirkungen von Sonnenblumen auf die Gesundheit der Kolonien zu testen, platzierten Adler und ihr Team kommerzielle Hummelkolonien auf zwanzig verschiedenen Farmen im Westen von Massachusetts, die unterschiedliche Mengen an Sonnenblumen anbauten. Im Laufe mehrerer Wochen sammelte das Team Proben der Krankheitserreger, die sich im Darm ihrer Bienen ansammelten, wog die Kolonien, um festzustellen, ob sie gedeihen oder nicht, und zählte die Anzahl der Tochterköniginnen.

„Was wir herausgefunden haben, ist, dass die Infektion mit zunehmender Sonnenblumenhäufigkeit abnahm, und was vielleicht noch wichtiger ist, dass die Produktion von Bienenköniginnen um 30 % für jede Größenordnung, die die Verfügbarkeit von Sonnenblumenpollen erhöht, zunahm“, sagt Rosemary Malfi, Hauptautorin der Studie und wer schloss die Forschung im Rahmen ihrer Postdoc-Arbeit in Adlers Labor ab.

Obwohl noch mehr Forschung darüber betrieben werden muss, warum Sonnenblumenpollen den Bienenköniginnen zugute kommen – vielleicht haben Hummeln mehr Energie für die Fortpflanzung, wenn sie keine Krankheiten bekämpfen, oder vielleicht beeinträchtigt C. bombi das Lernen und die Nahrungssuche, sodass die Verringerung der Infektion die Zahl der Bienen erhöht. Fähigkeit, Nahrung zu finden – Adler sagt, dass „es wirklich aufregend ist zu zeigen, dass Sonnenblumen nicht nur Krankheiten reduzieren, sondern auch die Fortpflanzung positiv beeinflussen.“

Figueroa und Adler weisen gleich darauf hin, dass diese Forschung keine Lösung für die Insekten-Apokalypse darstellt. Diese Forschung wurde mit nur einer verbreiteten Hummelart durchgeführt, die nicht gefährdet ist. Wie sich Asteraceae-Pollen auf andere bedrohte Hummelarten auswirkt, muss weiter erforscht werden. Es ist auch nicht genau bekannt, wie die stacheligen Asteraceae-Pollen vor C. bombi schützen. Aber diese ersten Ergebnisse sind ermutigend und weisen darauf hin, dass die Sonnenblumenfamilie sehr wohl eine Rolle bei der Aufrechterhaltung der Gesundheit der Bestäuber und letztendlich der Gesundheit unserer eigenen Ernährungssysteme spielen kann.