Местная среда играет ключевую роль в здоровье и разнообразии кишечного микробиома диких пчел, что может помочь обнаружить невидимые факторы стресса и ранние индикаторы потенциальных угроз, говорят ученые Йоркского университета в новом исследовании.

Пилотируя новый рубеж метагеномики, исследователи секвенировали целые геномы трех видов пчел-плотников, разновидности диких пчел, в Северной Америке, Азии и Австралии. Этот анализ позволил им получить представление о микробиоме кишечника пчел (бактериях и грибках), диете и вирусной нагрузке, а также об их ДНК в окружающей среде.

В отличие от социальных пчел (таких как медоносные пчелы и шмели), исследователи обнаружили, что одиночные пчелы получают свой микробиом, который важен для здоровья, из окружающей среды, где они выковывают пищу, а не наследуют ее от своих товарищей по гнезду. Пчелы-плотники зарываются в стебли древесных растений, чтобы отложить яйца, а не в ульи.

«Это может сделать их лучшими биоиндикаторами, поскольку они гораздо более чувствительны к окружающей среде, — говорит доцент факультета естественных наук Сандра Рехан, автор исследования. микробиомы», опубликованной сегодня в журнале Communications Biology.

В Австралии местное население имело весьма своеобразные метагеномы и микробиомы; настолько, что инструменты машинного обучения смогли надежно предсказать, из какой популяции была взята каждая пчела.

Исследовательская группа также обнаружила патогены сельскохозяйственных культур в микробиомах пчел-плотников, которые ранее были обнаружены только у медоносных пчел.

«Эти патогены не обязательно вредны для пчел, но эти дикие пчелы потенциально могут быть переносчиками болезней, которые могут иметь негативные последствия для сельского хозяйства», — говорит Рехан. Выяснение того, как эти патогены распространяются среди диких пчел, важно, поскольку пчелы вносят свой вклад в экологическое и сельскохозяйственное здоровье во всем мире, а также приносят сельскохозяйственным услугам более 200 миллиардов долларов в год.

Установление исходного уровня того, как выглядит здоровый микробиом у диких пчел, позволяет ученым сравнивать виды на разных континентах и ​​популяциях, а также выяснять, как заносятся и передаются болезни и вредная микробиота.

«Мы действительно можем очень систематически анализировать здоровье пчел, рассматривая генетику популяции и нагрузку паразитарных патогенов, здоровые микробиомы и отклонения», — говорит Рехан, чей научный сотрудник Уайатт Шелл возглавлял исследование. «Долгосрочная цель состоит в том, чтобы иметь возможность использовать эти инструменты, чтобы иметь возможность также обнаруживать ранние признаки стресса и среды обитания, нуждающиеся в восстановлении или сохранении. Разработать его почти как диагностический инструмент для здоровья пчел».

Исследователи считают, что они впервые зафиксировали основной микробиом пчел-плотников. Они обнаружили полезные бактерии во всех трех видах пчел-плотников, которые помогли с метаболическими и генетическими функциями. Они также обнаружили виды Lactobacillus , которые являются важной группой полезных бактерий, необходимых для хорошего здоровья кишечника и встречающихся в большинстве родословных пчел. Lactobacillus может защищать от распространенных грибковых патогенов, укреплять иммунную систему и способствовать усвоению питательных веществ .

Тем не менее, недавно опубликованная в журнале Environmental DNA статья Рехан и ее аспиранта Фуонг Нгуен «Развитие микробиома маленькой пчелы-плотника , Ceratina calcarata », в которой изучался микробиом расплода и взрослых пчел-плотников в городах, обнаружила, что им не хватает Lactobacillus.

«Это вызывает тревогу, — говорит Рехан. «Мы продолжаем эти исследования, чтобы посмотреть на более тонкие городские и сельские сравнения и долгосрочные данные, чтобы действительно понять эти факторы стресса окружающей среды. Каждый раз, когда мы характеризуем микробиом и видим отклонения от того, что мы считаем нормальным, это может дать нам указание на популяция или вид, находящиеся под угрозой».

В целом результаты показывают, что метагеномные методы могут дать важную информацию об экологии и здоровье диких пчел в будущем.

«Мы опробовали этот исследовательский подход на нескольких видах, но мы стремимся изучить десятки видов диких пчел, и грядут более широкие сравнения. Эти два исследования действительно закладывают основу», — говорит она. «Долгосрочная цель состоит в том, чтобы иметь возможность использовать эти инструменты для выявления ранних признаков стресса у диких пчел и, таким образом, определять места обитания, нуждающиеся в восстановлении или сохранении. Мы рады создавать инструменты для новой эры диких пчел. исследование и консервация».