Мікробіом кишечника американських бджіл-падальників з роду помітно відрізняється від того, що характерний для їх рослинноїдних сородичів. Вчені з'ясували, що серед симбіонтів цих комах переважають молочнокислі і оцтнокислі бактерії, включаючи види, що полегшують перетравлювання м'яса. Автори припускають, що тригони придбали настільки незвичайний мікробіом у зв'язку з різкою зміною раціону. Результати дослідження опубліковані в статті для журналу.
Раціон більшості бджіл складається з нектару, пилку та іншої їжі рослинного походження. Однак деякі види безжалих бджіл () і навіть джмелів час від часу годуються свіжим м'ясом нещодавно загиблих тварин. А три види безжалих бджіл з роду, що мешкають у Південній і Центральній Америці, пішли ще далі і переключилися на харчування падаллю (інші представники роду всеїдні або годуються нектаром і пилком). Два з них, і, ймовірно, ніколи не відвідують квітки. Вуглеводи вони отримують з фруктів і екстрафлоральних нектарників рослин, а білки - з падали.
Оскільки незвичайні харчові переваги тригон були відкриті відносно недавно, вчені поки не до кінця розуміють, як саме ці комахи використовують падаль. За однією версією, бджоли змішують пережоване м'ясо з медом, створюючи багату вільними амінокислотами і цукрами пасту. По іншій, робочі особини просто з'їдають м'ясо і отримують з нього енергію для роботи глоточних залоз і виробництва секрету, яким вигодовують личинок.
Команда фахівців на чолі з Куїнном Макфредеріком (Quinn S. McFrederick) з Каліфорнійського університету в Ріверсайді вирішила з'ясувати, як перехід від вегетаріанської дієти до харчування падаллю позначився на мікробіомі кишечника тригон. Згідно з попередніми дослідженнями, склад симбіотичних мікроорганізмів у травній системі дорослих бджіл досить консервативний. Загальний предок групи (вона включає медоносних, безжалих і орхідних бджіл, а також джмелів) обзавівся п'ятьма групами бактерій, які допомагають перетравлювати їжу рослинного походження, нейтралізують токсини і захищають від паразитів. Більшість його нащадків зберегли цих симбіонтів. Тим не менш, деякі безжалі бджоли втратили бактерій з пологів і.
Дослідники припустили, що у бджіл-падальників мікробіом повинен був змінитися ще більш радикально. Щоб перевірити цю ідею, вони вирушили на біологічні станції Ла-Сельва і Лас-Крусес в Коста-Ріці і зловили 159 безжалих бджіл, що належать до дев'яти пологів і сімнадцяти видів. Серед них були види, що харчуються нектаром і пилком; факультативні падальники, які поїдають м'ясо час від часу; а також облігатні падальники, для яких воно служить основним джерелом їжі. Частину бджіл з двох останніх груп (загалом дев'ять видів з чотирьох пологів) приманили на куряче м'ясо. Деяких з них ніколи раніше не помічали за годуванням падаллю.
Макфредерик і його колеги виділили з кишечників спійманих бджіл фрагменти генів, що кодують 16S рРНК (цей тип рРНК характерний для прокаріотичних організмів, включаючи симбіотичних бактерій). Всього їм вдалося отримати 1937 унікальних послідовностей. Різноманітність цих послідовностей у мікробіомі окремої особи насамперед залежала від її видової приналежності (p < 0,001) і набагато меншою мірою - від раціону (p = 0,05). Найбільше розмаїття послідовностей (а, значить, і симбіотичних бактерій) було відзначено у двох видів з роду (це факультативні падальники), а найменше - у двох представників роду (вони строгі вегетаріанці).
Більшість виявлених послідовностей вдалося співвіднести з бактеріями з роду. Це один з п'яти пологів, які характерні для більшості бджіл, що належать до групи. Чотири інших групи з цього базового набору (Firm-4, Firm-5, і) зустрічалися рідше. У вибірці також вдалося виявити присутність бактерій, характерних для безжалих бджіл: , і.
Порівнюючи набори унікальних генетичних послідовностей в окремих видів бджіл, автори виявили, що 32 послідовності зустрічаються в облігатних падальників частіше, ніж у факультативних падальників і рослинноїдних видів. Частину з цих 32 послідовностей вдалося співвіднести з молочнокислими бактеріями, включаючи. Сліди присутності цього виду дослідники виявили в 95 відсотках зразків тригони. Крім того, в мікробіомі бджіл-падальників були виявлені послідовності, характерні для молочнокислих бактерій, і. Представники цих пологів зазвичай зустрічаються на м'ясі. Деякі оцтові бактерії (), включаючи і, також частіше зустрічаються у бджіл-падальників, ніж у їхніх родичів з іншим раціоном.
Для порівняння, у мікробіомі рослинноїдних бджіл частіше, ніж у інших видів у вибірці, зустрічаються бактерії з числа базових пологів (, Firm-4, Firm-5 і). А у факультативних падальників підвищено кількість бактерій з пологів, і.
Таким чином, мікробіом кишечника деяких бджіл з роду дійсно змінився під впливом зміни дієти (або зміни в мікробіомі дозволили комахам освоїти нові джерела їжі). Позбувшись частини симбіонтів, характерних для рослинноїдних предків, бджоли-падальники додали до решти новачків з числа молочнокислих і оцтових бактерій. Подібні зміни відбувалися і в інших групах тварин. Багато падальників, від комах до ссавців, незалежно обзавелися спеціалізованими кишковими мікробіомами, які допомагають перетравлювати м'ясо, а також нейтралізують токсини та інфекції, що містяться в мертвій плоті. Однак у мікробіомі бджіл-падальників переважають не бактерії, асоційовані з м'ясом, а ацидофільні види. Ймовірно, це пов'язано з тим, що як і багатьом іншим падальникам, тригонам довелося підвищити кислотність травної системи, щоб убезпечити себе від збудників інфекцій і токсинів.
Популярний гербіцид гліфосат міг стати причиною зменшення чисельності бджіл. В експериментах ця сполука знизила чисельність деяких кишкових бактерій, чутливих до гліфосату, що зробило бджіл більш вразливими до впливу патогенних бактерій. Більш детально про труднощі, з якими стикаються бджоли та інші запилювачі, ви можете прочитати в нашому матеріалі «Проблема жъжъь».