W miarę jak miasta rozrastają się, a naturalne siedliska kurczą, dzika przyroda musi dostosowywać się do nowych warunków. Najnowsze badania opublikowane w "Insect Science" pokazują, że miejskie pszczoły samotnice z rodzaju Osmia mogą pełnić rolę biologicznych wskaźników zdrowia środowiska. Ich mikrobiom jelitowy odzwierciedla zanieczyszczenie, dostępność roślin i presję ekologiczną w miastach.

Co kryje mikrobiom pszczół z Suzhou?

Naukowcy z Xi’an Jiaotong-Liverpool University (wspólnego przedsięwzięcia chińsko-brytyjskiego) przeprowadzili analizę metagenomu jelitowego murarek Osmia excavata z 10 miejskich lokalizacji w chińskim Suzhou. Murarki to prowadzące samotny tryb życia pszczoły z rodziny miesierkowatych (Megachilidae). Okazało się, że skład bakterii, wirusów i genów oporności na antybiotyki różnił się w zależności od miejsca.

Jelita dzikich pszczół zamieszkujących miasta zawierają szczegółowe sygnatury mikrobiologiczne, które odzwierciedlają zarówno zdrowie owadów, jak i jakość otaczającego środowiska, oferując potężne nowe narzędzie do monitorowania dobrostanu ekologicznego w miastach.

Sygnały stresu środowiskowego

Badanie ujawniło, w jaki sposób środowisko miejskie kształtuje dietę, stabilność mikrobiomu, ekspozycję na patogeny i oporność na antybiotyki. Można z niego wnioskować o ukrytych czynnikach środowiskowych, takich jak niedobór kwiatów, rozprzestrzenianie się patogenów i zanieczyszczenie chemiczne. - Nasze badanie pokazuje, że jelita dzikich pszczół mogą działać jak czuły czujnik biologiczny jakości środowiska miejskiego - powiedział dr Min Tang z XJTLU, autor korespondencyjny, cytowany w informacji prasowej. - Integrując dietę, bakterie, wirusy i oporność na antybiotyki w jednym procesie metagenomicznym, uchwyciliśmy presje ekologiczne, które często pomijane są w tradycyjnych badaniach terenowych.

Co jedzą miejskie murarki - dieta z konieczności, nie z wyboru

Analiza metagenomiczna DNA roślin wykazała, że miejskie pszczoły z rodzaju Osmia w dużym stopniu polegają na niewielkiej grupie roślin, zwłaszcza na kapustnych, i ozdobnym drzewie - platanie (Platanus), które zwykle nie budzi zainteresowania pszczół. Najwyraźniej miejskie murarki nie mają lepszego wyboru. Diety różniły się w zależności od lokalizacji i ściśle odpowiadały lokalnej roślinności - co pokazuje, jak struktura krajobrazów miejskich silnie wpływa na sezonowe możliwości żerowania.

Dowiedz się więcej:

"Zaskakująca zdolność". Trzmiele odczytały kod

METEO

W zróżnicowanych siedliskach Suzhou pszczoły utrzymywały stosunkowo spójny "rdzeń" mikrobiomu jelitowego, zdominowany przez Gammaproteobacteria, w szczególności bakterie z rodzaju Sodalis. Ten symbiont kodował najszerszą gamę enzymów potrzebnych do rozbicia osłonki pyłkowej, co podkreśla jego znaczenie dla odżywiania pszczół. Jednak w dwóch miejscach Sodalis był prawie nieobecny, zastąpiony przez bakterie oportunistyczne, takie jak Pseudomonas, co wskazuje na potencjalny stres środowiskowy lub zaburzenia mikrobiomu.

Oporność na antybiotyki - mikroskopijne ślady ludzkiej działalności

Mikrobiomy pszczół zawierały 173 geny oporności na antybiotyki (ARG), w tym typy oporne na wiele leków, które znacznie różniły się w zależności od miejsca. Chociaż ogólny poziom ARG był niski, ich rozmieszczenie sugeruje narażenie na różne społeczności mikrobiologiczne lub zanieczyszczenia w całym mieście. - Dzikie pszczoły po cichu gromadzą sygnały stresu ekologicznego, od ograniczonych zasobów kwiatowych po śladowe ilości oporności na antybiotyki - powiedział dr Tang. "Te sygnały mikrobiologiczne mogą pomóc w identyfikacji zagrożeń zarówno dla zapylaczy, jak i ekosystemów miejskich".

Wirusy w jelitach pszczół - od bakteriofagów po patogeny pszczół miodnych

Wirom jelitowy pszczół zawierał szeroką gamę nieznanych wcześniej bakteriofagów, a także nitkowatego wirusa Apis mellifera (AmFV), będącego głównym patogenem pszczół miodnych. Jego obecność w wielu miejscach sugeruje potencjalną transmisję wirusa poprzez wspólne zasoby kwiatowe między pszczołami miodnymi a gatunkami dzikimi. Analizy sieciowe wykazały, że fagi odegrały kluczową rolę w stabilizacji społeczności mikrobiologicznych jelit, a zmiany w składzie wirusów odpowiadały zaburzeniom w społeczności bakteryjnej. Ekosystemy jelitowe pszczół zawierające zarówno bakterie, jak i wirusy były bardziej odporne niż społeczności wyłącznie bakteryjne. Zmniejszona liczba fagów litycznych w połączeniu ze wzrostem liczby bakterii oportunistycznych i wirusów zwierzęcych wskazywały na miejsca narażone na potencjalny stres środowiskowy. - Chociaż nasza praca koncentruje się na jednym gatunku pszczół w jednym mieście, podejście to jest szeroko skalowalne - podkreślił dr Tang. - Mamy nadzieję, że te metody wpłyną na planowanie urbanistyczne sprzyjające zapylaczom i pomogą w opracowaniu biomarkerów mikrobiomu wczesnego ostrzegania, zgodnych z zasadami One Health.

Dowiedz się więcej:

Paliły się ule, zginęły cztery pszczele rodziny

WARSZAWA

Fagi jako strażnicy równowagi mikrobiologicznej

Jak wskazują badacze, urbanizacja powoduje fragmentację siedlisk, zmienia różnorodność roślin i naraża dziką przyrodę na zanieczyszczenia i patogeny. Tradycyjne badania bioróżnorodności rzadko uwzględniają stres fizjologiczny lub wyzwania związane z mikrobami, z którymi borykają się gatunki takie jak dzikie pszczoły, odgrywające kluczową rolę w zapylaniu roślin miejskich i rolniczych, podczas gdy sekwencjonowanie metagenomiczne pozwala uzyskać pełniejszy obraz sytuacji.

Analiza wirusów obecnych w jelitach pszczół ujawniła nowe bakteriofagi oraz wirusa AmFV, znanego głównie z pszczół miodnych. To może oznaczać, że wirusy patogenne przenoszą się między gatunkami poprzez wspólne zasoby kwiatowe. Co ciekawe, właśnie fagi - wirusy infekujące bakterie - wydają się stabilizować mikrobiom i chronić owady przed zaburzeniami równowagi ekologicznej.