Убийца пчел и ошибка энтомологов

Ученые выяснили, что долгое время заблуждались относительно важной детали биологии клещей варроа – знаменитых паразитов, которые губят медоносных пчел по всему миру.

В течение десятилетий считалось, что эти клещи пьют гемолимфу пчел, которая служит аналогом крови в организме насекомых. И только теперь новое исследование показало, что основным объектом питания варроа служит не гемолимфа, а жировое тело – орган насекомых, служащий для запасания питательных веществ и выполняющий ряд других функций. Открытие не только совершает переворот в знаниях о физиологии клещей варроа, но и дает шанс найти новые методы борьбы с этим опасным паразитом.

С 1960-х годов клещи варроа (Varroa destructor) стремительно распространились из Азии по всему миру. Сейчас их нет только на пасеках Австралии и острова Мэн. Подробнее об этом опасном паразите и попытках пчеловодов и ученых бороться с ним можно прочитать в отдельном очерке. Считается, что варроа вносит значительный вклад в так называемый «синдром распада пчелиных колоний», который в наши дни всё сильнее беспокоит пчеловодов. Обычно в качестве причин такого синдрома упоминают «три П»: паразиты (в первую очередь – варроа), пестициды и плохое питание. Ведущий автор нынешнего исследования Сэмюэль Рэмси (Samuel Ramsey) с кафедры энтомологии Университета Мэриленда говорит, что варроа делает пчелиную семью уязвимее к двум другим факторам.

Дело в том, что жировое тело насекомых по некоторым функциям можно сопоставить с печенью в организме позвоночных животных. Оно расщепляет опасные токсины, попавшие в организм, производит антиоксиданты и участвует в регуляции иммунной системы. Также жировое тело играет важную роль в процессе метаморфоза насекомого, регулируя время и активность работы разных гормонов. Разрушение жирового тела клещами варроа приводит к нарушению всех этих процессов.

Рэмси отмечает, что представление о том, будто варроа питается гемолимфой, возникло благодаря одной из первых статей по физиологии этого клеща, опубликованной в начале 1960-х годов. В дальнейшем питание варроа специально не изучалось, ученые сосредоточились лишь на поиске методов борьбы с клещом.

Хотя если бы они отнеслись к этому вопросу внимательнее, у них быстро возникли бы сомнения в правильности выводов той статьи. Например, экскременты клещей варроа очень сухие, чего странно ожидать от животных, питающихся жидкой гемолимфой. Да и питательная ценность гемолимфы не столь высока. Чтобы расти и размножаться такими темпами, как варроа, клещу было бы недостаточно гемолимфы одной пчелы. Наконец, ротовые органы варроа приспособлены к перевариванию мягких тканей жертвы специальными ферментами и последующему потреблению полученной кашицы, тогда как у клещей, питающихся гемолимфой, строение ротовых органов иное: они должны прокалывать мембрану и всасывать жидкость.

Фото: Stephen Ausmus, United States Department of Agriculture

Рэмси и его коллеги проследили, на каких участках тела взрослой пчелы предпочитают кормиться клещи. Если бы их источником питания была гемолимфа, клещам было бы все равно, где именно присосаться к пчеле. Когда клещ питается на пчелиной личинке, это действительно так. Но оказалось, что если клещ живет на взрослой пчеле, у него имеется отчетливое предпочтение – нижняя часть брюшка. «Более 90% клещей, которые мы обнаружили у взрослых пчел, питались там. Ткань жирового тела распространена по организму личинки, но, когда пчелы созревают, ткань перемещается к нижней части брюшка», – объясняет Рэмси.

Затем ученые под микроскопом изучили раны, оставленные на пчелах клещами. «Изображения дали нам превосходный обзор участков раны и того, что делали ротовые органы клещей. Мы могли видеть переваренные кусочки клеток жирового тела. Клещи создавали "крем-суп из медоносной пчелы"», – говорит Рэмси.

Чтобы еще больше подкрепить свои выводы, исследователи добавляли в корм пчел флуоресцентные красители: уранин – водорастворимый краситель, который светится желтым, и нильский красный – жирорастворимый краситель, который светится красным. Если бы клещи потребляли гемолимфу, в их брюшной полости вскоре после кормления можно было бы увидеть ярко-желтое свечение. Если же они питались жировым телом, ожидалось красное свечение. «Когда мы увидели кишку первого клеща, она была ярко-красной, как солнце. Это было доказательством того, что потребляется жирное тело», – рассказал Рэмси.

В заключительном эксперименте ученые попытались выкармливать клещей варроа не на живых пчелах, а искусственно. Им предлагали разные варианты рациона: как чистую пчелиную гемолимфу, так и смесь гемолимфы с тканью жирового тела в разных пропорциях. В итоге клещи, получавшие лишь гемолимфу, погибали от голода, тогда как те, кому доставалось жировое тело, успешно выживали и даже размножались.

Результаты опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.