Stompe bye in die lab kolonie. Leif Richardson, CC BY-NC-ND
Soek vir inligting oor 'selfmedikasie', en jy sal waarskynlik beskrywings vind van die talle maniere waarop ons mense dwelms gebruik om probleme op te los. Trouens, die verbruik van biologies aktiewe molekules - waarvan baie van plante kom - om ons liggame en gedagtes te verander, lyk asof dit 'n menslike eienskap is.
Maar plante word ook prominent in die diëte van baie diere aangetref. 'N groeiende liggaam van navorsing stel voor dat sommige diere medisinale baat by plantchemie kan opdoen, en dalk selfs hierdie chemikalieë kan soek as hulle siek is. Sjimpansees eet sekere blare wat parasiet-dodelike eienskappe. Swanger olifante is waargeneem eet plantmateriaal van bome wat mense gebruik om arbeid te bewerkstellig. Jy het dalk selfs gesien dat jou troeteldierhond of kat gras eet - wat hulle geen voeding gee nie - in wat vermoedelik 'n poging is om ongesteldheid te behandel deur braking te veroorsaak.
In my navorsing het ek gekyk na hoe stampende bye deur hierdie soort biologies aktiewe verbindings geraak word. Met kollegas het ek gevind dat sekere plantkemikalieë wat natuurlik teenwoordig is in nektar en stuifmeel bye wat met patogene besmet is, kan baat vind. Bye kan selfs hul voedingsgedrag verander wanneer hulle besmet word om die versameling van hierdie chemikalieë te maksimeer. Kan natuurlik voorkomende plantchemikalieë in blomme deel wees van 'n oplossing vir die kommerwekkende dalings van wilde en bestuurde bye?
Hoekom Moet plante hierdie chemikalieë?
Op die top van die verbindings plante maak om die "primêre" take van fotosintese, groei en voortplanting uit te voer, plante sintetiseer ook sogenaamde sekondêre metaboliet verbindings. Hierdie molekules het baie doeleindes, maar die hoof van hulle is verdediging. Hierdie chemikalieë lewer blare en ander weefsel onsmaaklik of giftig vir herbivore wat andersins weg sou chomp.
Baie studies van samevloeiing sentrum op plant-herbivoor interaksies gemedieer deur plant chemie. 'N' Wapenwedloop 'tussen plante en plante het oor lang tydskale gespeel, met die herbivore aangepas om te verdra en selfs spesialiseer in giftige plante, terwyl plante blykbaar nuwe gifstowwe ontwikkel het om voor hul verbruikers te bly.
Vir monarglarwes is moerasmelkblom sowel kombuiskas en medisynekas. Leif Richardson, CC BY-NC-ND
Herbivore kan voordele, koste of 'n kombinasie van beide ervaar wanneer hulle plant sekondêre metaboliete verteer. Byvoorbeeld, monargvlinderlarwes is gespesialiseerde plantluise van melkgewasse, wat giftige steroïde bevat wat cardenolides genoem word. Terwyl monarge selektief konsentreer cardenolides in hul eie liggame as verdediging teen roofdiere soos voëls, kan hulle ook vertraagde groeikoers en verhoogde risiko van mortaliteit as gevolg van blootstelling aan hierdie giftige verbindings ly.
Interessant genoeg word sekondêre metaboliete nie net in blare aangetref nie. Hulle is ook teenwoordig in weefsels wie se oënskynlike funksie eerder as om af te trek, insluitend vrugte en blomme. Byvoorbeeld, dit is lank reeds bekend dat blomme nektar gewoonlik sekondêre metaboliete bevat, insluitend nie-proteïen aminosure, alkaloïede, fenolics, glikosiede en terpenoïede. Tog is min bekend van hoe of of hierdie chemikalieë bestuiwers soos bye beïnvloed.
Kan sekondêre metaboliete plante se interaksies met bestuiwers beïnvloed, net soos hulle interaksies met herbivore verbruikers van blaarweefsel beïnvloed? Soos by ander planteters, kan bye ook baat vind by die gebruik van hierdie plantverbindings? Kan sekondêre metabolietverbruik bye hanteer met die parasiete en patogene wat betrokke is by dalings van wilde en bestuurde bye?
Plantverbindings Verminder parasiete in bye
Met kollegas in die laboratoriums van Rebecca Irwin by Dartmouth College en Lynn Adler aan die Universiteit van Massachusetts, Amherst, ek ondersoek hierdie vrae in 'n nuwe studie. Ons het bevind dat 'n struktureel uiteenlopende skikking van plant sekondêre metabolietverbindings wat in blomme nektar voorkom, parasietvrag in hommels kan verminder.
In 'n laboratorium omgewing, ons besmet die algemeen oostelike hommel (Bombus impatiens) met 'n protosoïese derm parasiet, Crithidia bombi, wat bekend is om stampende byleeftyd en reproduktiewe sukses te verminder. Toe het ons daagliks die bye gevoer, óf 'n kontrole sukrose-enigste nektar dieet of een wat een van agt sekondêre metabolietverbindings bevat wat natuurlik voorkom in die nektar van plante wat deur homself in die natuur besoek word.
Na 'n week het ons parasiet selle in by-ingewande getel. Algehele, 'n dieet wat sekondêre metaboliete bevat, verminder 'n bye se siektebelasting. Die helfte van die verbindings het op hul eie 'n statisties betekenisvolle effek gehad. Die kombinasie met die sterkste effek was die tabakalkaloïed anabasine, wat parasietvrag met meer as 80% verminder het; Ander verbindings wat bye van parasiete beskerm het, sluit in 'n ander tabakalkaloïed, nikotien, die terpenoïde-thimol, wat in nektar van bashoutbome voorkom, en katalpol, 'n iridoïedglikosied wat in nektar van skilpad voorkom, 'n vleilandplant van oostelike Noord-Amerika.
Ons het verwag dat bye ook koste kan aangaan wanneer hulle hierdie verbindings verbruik. Maar ons het bevind dat geen van die chemikalieë 'n effek op die lewensduur van die bye gehad het nie. Anabasine, die samestelling met die sterkste anti-parasiet voordeel, het 'n voortplantingskoste opgelê, wat die aantal dae wat nodig is vir bye moet vermeerder en eiers lê. Ten spyte van hierdie vertraging was daar egter geen verskille in die uiteindelike reproduktiewe uitset in ons eksperiment nie.
Hierdie navorsing toon duidelik dat wilde bye kan baat by die gebruik van die sekondêre metaboliete wat natuurlik teenwoordig is in blomme nektar. En die bye se lewenslange blootstelling aan hierdie verbindings is waarskynlik selfs groter, aangesien hulle hulle ook in stuifmeel en larwes verteer.
In ander navorsing het ons bewyse gevind dat sommige van die verbindings met anti-parasietfunksie gesoek word deur bye wanneer hulle parasiete het, maar nie wanneer hulle gesond is nie. Ten minste in sommige kontekste - insluitend 'n veld eksperiment met wilde bye wat natuurlik besmet is met Crithidia bombi - stompe bye maak keuses in die reaksie op parasietstatus, soortgelyk aan ander diere wat selfmedikaat is.
'N Voorskrif vir Sukkelende Bee Populasies?
So, hoe gaan dit met praktiese toepassings: kan hierdie navorsing aangewend word om afnemende bye te help? Ons weet nog nie. Ons bevindinge stel egter 'n paar interessante vrae oor landskapbestuur, bestuiwer habitat tuinbou en plaaspraktyke voor.
In toekomstige werk beplan ons om vas te stel of die aanplant van spesifieke plante rondom aartappels en plase sal lei tot gesonder byebevolking. Is inheemse plante belangrike bronne van medisinale verbindings vir bye waarmee hulle lang evolusionêre geskiedenis deel? Kan plase wat afhanklik is van wildebybestuiwers vir die lewering van die 'ekosisteemdiens' van bestuiwing beter bestuur word om byesgesondheid te ondersteun?
Die lewering van sekondêre metaboliete van nektar en stuifmeel na siek bye is waarskynlik nie die enigste hulpmiddel wat nodig is om langtermyn volhoubaarheid van hierdie ekologies en ekonomies belangrike diere te bevorder nie. Dit blyk egter dat dit ten minste deel van die oplossing kan wees. Landbou kan vol sirkel wees, en erken dat ten einde voordeel te trek uit 'n ekosisteemdiens wat deur wilde diere gelewer word, moet ons hul habitatbehoeftes oorweeg.
Leif Richardson is 'n USDA Nasionale Instituut van Voedsel en Landbou Navorsingsgenoot by Universiteit van Vermont. Hy werk op multispecies-interaksies op plante en hul bestuiwers, veral bye. Hy bestudeer hoe wildeby bestuiwers van kommersiële bloubessie beïnvloed word deur plantchemie en hoe plante se interaksies met mykorrhizale swamme biegesondheid beïnvloed. Nog 'n navorsingsbelangstelling maak gebruik van museummonsterdata om patrone van agteruitgang in Noord-Amerikaanse en Europese hommelbye te bestudeer. Besoek sy webwerf: www.leifrichardson.org/