Bumble bier i lab kolonien. Leif Richardson, CC BY-NC-ND

Søk etter informasjon om "selvmedisinering", og du vil nok finne beskrivelser av de utallige måtene som vi mennesker bruker medikamenter på for å løse problemer. Faktisk virker forbruket av biologisk aktive molekyler - hvorav mange kommer fra planter - for å forandre kroppene våre og sinnene et helt menneskelig trekk.

Men planter har fremtredende i diettene til mange dyr også. En voksende forskningsgruppe antyder at noen dyr kan få medisinsk fordel av plantekjemi, og kanskje selv oppsøke disse kjemikaliene når de er syk. Sjimpansene spiser visse blader som har parasitt-killing egenskaper. Gravide elefanter er blitt observert spise plantemateriale fra trær som mennesker bruker til å indusere arbeidskraft. Du har kanskje sett hunden din eller katten spise gress - noe som gir dem ingen ernæring - i det som antas å være en innsats for å behandle kvalme ved å utløse oppkast.

I undersøkelsen har jeg sett på hvordan humlebier påvirkes av slike biologisk aktive forbindelser. Med kollegaer har jeg funnet ut at visse plantekemikalier som er naturlig tilstede i nektar og pollen, kan være til nytte for bier som er smittet med patogener. Bier kan til og med endre sin fosterskapsadferd når de smittes for å maksimere samlingen av disse kjemikaliene. Kunne naturlig forekommende plantekjemikalier i blomster være en del av en løsning på de bekymringsfulle nedgangene av vill og administrerte bier?

Hvorfor gjør planter disse kjemikaliene?

På toppen av forbindelsene gjør plantene for å utføre de "primære" oppgavene til fotosyntese, vekst og reproduksjon, også syntetiserer planter såkalte sekundære metabolittforbindelser. Disse molekylene har mange formål, men sjef blant dem er forsvar. Disse kjemikaliene gjør blader og andre vev ubehagelige eller giftige for plantelevende dyr som ellers ville kaste bort.

Mange studier av samvikling senter på plante-herbivore interaksjoner mediert av plantekjemi. En "armering" mellom planter og plantelevende dyr har spilt ut over langvarig skalaer, med plantelevende planter som tilpasser seg til å tolerere og til og med spesialisere seg i giftige planter, mens planter ser ut til å ha utviklet nye giftstoffer for å forbli forbrukere.

For monark larver, er sump melkvev både kjøkkenskap og medisinskap. Leif Richardson, CC BY-NC-ND

Herbivorer kan oppleve fordeler, kostnader eller en kombinasjon av begge når de bruker plante sekundære metabolitter. For eksempel er monark sommerfugl larver spesialiserte planteavler av milkweeds, som inneholder giftige steroider kalt cardenolides. Mens monarker selektivt konsentrere seg cardenolider i sine egne kropper som forsvar mot rovdyr som fugler, kan de også lide en svak vekst og økt risiko for dødelighet som følge av eksponering for disse toksiske forbindelsene.

Interessant nok er sekundære metabolitter ikke bare funnet i blader. De er også til stede i vev hvis tilsynelatende funksjon er å tiltrekke seg i stedet for å avstøte - inkludert frukt og blomster. For eksempel har det lenge vært kjent at floral nektar vanligvis inneholder sekundære metabolitter, inkludert ikke-protein aminosyrer, alkaloider, fenoler, glykosider og terpenoider. Likevel er lite kjent om hvordan eller om disse kjemikaliene påvirker pollinatorer som bier.

Kan sekundære metabolitter påvirke planters interaksjoner med pollinatorer, akkurat som de påvirker interaksjoner med plantelevende forbrukere av bladvev? Ligner andre plantelevende planter, kan bier også være til nytte ved å konsumere disse planteforbindelsene? Kan sekundære metabolittforbruk hjelpe bier takle parasitter og patogener som er involvert i nedleggelser av vill og administrerte bier?

Plantforbindelser Reduser parasitter i bier

Med kolleger i laboratoriene av Rebecca Irwin på Dartmouth College og Lynn Adler ved University of Massachusetts, Amherst, undersøkte jeg disse spørsmålene i en ny studie. Vi fant at et strukturelt mangfoldig utvalg av sekundære metabolittforbindelser i planter som finnes i blomsternektar, kan redusere parasittbelastning i humlebier.

I en laboratorieinnstilling smittet vi den felles østlige humlebi (Bombus impatiens) med en protozoan gut parasitt, Crithidia bombi, som er kjent for å redusere humlebi levetid og reproduktiv suksess. Deretter matte vi biene daglig enten en kontroll sukrose-bare nektar diett eller en som inneholder en av åtte sekundære metabolittforbindelser som naturlig forekommer i nektaret av planter besøkt av humlebier i naturen.

Etter en uke teller vi parasittceller i bietørr. Samlet sett reduserte en diett som inneholder sekundære metabolitter sterkt en bi-sykdomsbelastning. Halve forbindelsene hadde en statistisk signifikant effekt på egen hånd. Forbindelsen med den sterkeste effekten var tobakken alkaloid anabasin, som reduserte parasittbelastning med mer enn 80%; Andre forbindelser som beskyttet bier fra parasitter, inkluderte en annen tobakksalkohol, nikotin, terpenoidtymolen, funnet i nektar av basswood-trær, og katalpol, et iridoidglykosid som finnes i nektar av turtlehead, et våtmarksanlegg i Øst-Nord-Amerika.

Vi forventet at bier også kan pådra seg kostnader når de bruker disse forbindelsene. Men vi fant ut at ingen av kjemikaliene hadde en effekt på bee-levetiden. Anabasine, sammensatt med den sterkeste anti-parasittfordelen, pålagde en reproduktiv kostnad, og økte antall dager som er nødvendige for bier for å modne og legge egg. Til tross for denne forsinkelsen var det imidlertid ingen forskjeller i den ultimate reproduktive produksjonen i vårt eksperiment.

Denne undersøkelsen viser klart at villbier kan ha nytte når de bruker de sekundære metabolitter som er naturlig tilstede i blomsternektar. Og biernes levetids eksponering for disse forbindelsene er sannsynligvis enda større, siden de også bruker dem i pollen og som larver.

I andre undersøkelser har vi funnet bevis på at noen av forbindelsene med anti-parasittfunksjon er ettertraktet av bier når de har parasitter, men ikke når de er sunne. I hvert fall i noen sammenhenger - inkludert et felteksperiment med villbier som er naturlig infisert med Crithidia bombi - humle bin gjør foraging valg som svar på parasitt status, ligner andre dyr som selvmedisinerer.

Et resept for slitsomme bi-populasjoner?

Så hva med praktiske anvendelser: Kan denne forskningen bli utnyttet for å hjelpe avtagende bibefolkninger? Vi vet ikke ennå. Men våre funn tyder på noen interessante spørsmål om landskapsforvaltning, pollinator habitat hagearbeid og farm praksis.

I fremtidig arbeid planlegger vi å undersøke om planting av bestemte planter rundt apiaries og gårder vil resultere i sunnere bee populasjoner. Er innfødte planter viktige kilder til medisinske forbindelser for bier som de deler lange evolusjonære historier med? Kan gårder som er avhengige av vill bi pollinatorer for levering av "økosystemtjenesten" av pollinering, bedre klare å støtte biahelsen?

Levering av nektar og pollen sekundære metabolitter til syke bier er sannsynligvis ikke det eneste verktøyet som er nødvendig for å fremme langsiktig bærekraft av disse økologisk og økonomisk viktige dyrene. Men det ser ut til at dette kan være minst en del av løsningen. Landbruket kan komme full sirkel, og bekrefter at for å kunne dra nytte av en økosystemtjeneste levert av villdyr, må vi vurdere deres habitatkrav.

Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på Den Conversation.
Les opprinnelige artikkelen.

om forfatteren

Leif Richardson er et USDA Institutt for mat og landbruk postdoktorale stipendiat på University of Vermont. Han arbeider med multispecies interaksjoner sentrert på planter og deres pollinatorer, spesielt bier. Han studerer hvordan vill bi pollinatorer av kommersiell blåbær er berørt av plantekjemi og hvordan planters interaksjoner med mycorrhizal sopp påvirker biahelsen. En annen forskningsinteresse bruker museumsmønsterdata for å studere mønstre av nedgang i nordamerikanske og europeiske humlebi-arter. Besøk hans nettside: www.leifrichardson.org/

Bok medforfatter av Leif Richardson:

{amazonWS: searchindex = Bøker; søkeord = 0691152225; maxresultater = 1}