Článek publikovaný dnes v časopise Cell Reports se zabývá horizontálním přenosem RNA mezi včelami. Ukázalo se, že včely v úlu si vyměňují molekuly RNA přes mateří kašičku: některé je vylučují, jiné absorbují a zase vylučují. V tomto ohledu „The Attic“ připomíná, jaké další neobvyklé látky lze nalézt ve stravě včel a jak souvisí s kastovní strukturou komunity.

V včelím úlu Apis mellifera vládne diktatura: většina zdrojů a výhradního práva na reprodukci je soustředěna v tlapkách včelí královny. Zbytek samic – včely dělnice – jsou ponechány na každodenní práce: sbírají nektar a krmí potomstvo. Toto rozdělení do kast se však nedědí: většina královniných dětí se stanou dělnicemi jako jejich tety. Výjimkou jsou pouze samci trubců, kteří se na rozdíl od samic vyvíjejí z neoplozených vajíček.

Původ této nerovnosti je stále nejasný. Protože nejde o geny, znamená to, že se na sociální stratifikaci podílí nějaký vnější faktor. Hlavním kandidátem na tuto roli je jídlo.

Během prvních tří dnů života jedí všechny včely stejně: jejich jedinou potravou je mateří kašička. Jedná se o tekutinu, kterou vylučují včelí dělnice z jejich intraorálních žláz. Mléko obsahuje bílkoviny a cukry (asi ⅙ dílů), tuky (je jich podstatně více) a vodu. Při tomto jídle se zjevně někdy ukáže, že jedna z larev je žravější než ostatní. Roste a postupně se stává královnou. Pokud se tak stane, pak až do konce svých dnů (a jsou nezvykle dlouhé, ale o tom později) se nadále živí mateří kašičkou, zatímco jednoduché včely přecházejí na med, pyl a květový nektar.

Bylo by však naivní věřit, že královnu odlišuje od svých sester pouze její velikost. Při bližším zkoumání se ukazuje, že jejich těla jsou strukturována úplně jinak, už jen proto, že se královna rozmnožuje, zatímco u dělnic se nevyvíjejí ani genitálie. Kromě toho královna žije v průměru 3-5 let a její sestry žijí několik měsíců, v nejlepším případě – 9, včetně zimování. To nás nutí si myslet, že mateří kašička není jen výživná voda, ale také nástroj pro programování včelího osudu. A skutečně, čím dále, tím více neočekávaných látek v něm lze objevit.

pavoučí muž

Nerovnost začíná na úrovni geometrie buňky. Většina včelích dělnic se vyvíjí v horizontálních buňkách, ale pro budoucí matky jsou stavěny samostatné větší komory. Jejich jedinou nevýhodou je, že vypadají jako obrácená studna: výstup z nich je dole. Včelí princezna se proto musí nějak uchytit ve skříni, aby nevypadla z domu svých rodičů.

ČTĚTE VÍCE
Jaký je jiný název pro vrtulník?

Včely dělnice kolem buňky budoucí princezny. Waugsberg / wikimedia commons / CC BY-SA 3.0

Zde opět přichází na pomoc mateří kašička. Pár bílkovin z jeho složení – apisimin и MJP1 – schopný polymerace. V těle včely ošetřovatelky jsou v neutrálním prostředí, zůstávají tedy tekuté a nejsou navzájem spojeny. A v královské buňce je prostředí kyselejší a bílkoviny tvoří viskózní vlákno, které včelu navzdory jí drží gravitaci. Mechanismus této reakce je stejný jako při tvorbě pavučin (a podobný tvorbě bílkovinných hrudek u Alzheimerovy choroby, i když to je úplně jiný příběh) – tuhnutí při změně kyselosti. Ukáže se, že budoucí hlava úlu doslova visí na vlastním jídle. Pravda, aby tento mechanismus fungoval, je nutné, aby byla v mléce udržována dostatečná koncentrace bílkovin a včela je průběžně vstřebávala a navazovala kontakt s nití.

Jídlo pro mozek

Proteiny krmené mladými včelami obsahují 26 různých aminokyselin. Zdá se však, že klíčový je pouze jeden z nich, zdaleka ne ten nejběžnější – tyrosin. Slouží jako prekurzor mnoha biogenních aminů, hormonů a mediátorů. Jeden z nich, dopamin, se pravděpodobně podílí na královnině pubertě. Alespoň má v mozku podstatně více dopaminu než dělnice. A pokud včelám záměrně přidáte nadbytek tyrosinu do potravy, začnou se u nich vyvíjet vaječníky a královské návyky: přestanou dělat svou obvyklou věc – vylétat z úlu při hledání potravy.

Žádná chemie

Už před 50 lety si entomologové všimli, že včely ošetřovatelky rozlišují své svěřence nejen podle pohlaví, ale také podle kasty. Děti dělnic přitom každou chvíli krmí květinovým pylem, ale princezny žádný pyl nedostanou. Po mnoho let zůstávaly důvody této selektivity neznámé: pyl se skládá hlavně z bílkovin, ale není jich tolik, aby mohly vážně ovlivnit obsah kalorií v potravinách.

Nedávno se ale objevila hypotéza, podle níž by se chování ošetřovatelů mělo vykládat striktně obráceně: neupřednostňují včely dělnice, ale chrání budoucí královnu. Pyl obsahuje bioaktivní látky, s jejichž pomocí mohou například rostliny regulovat množství hmyzu, který je žere, a princezna by před nimi měla být chráněna. Asi taková látka je kyselina p-kumarová. Přinejmenším, pokud jím budete princezny krmit násilím, jejich vývoj vaječníků se zastaví a už z nich nemohou vyrůst královny.

ČTĚTE VÍCE
Jaké jsou zdravotní přínosy fazolí?

Královský klid

Dalším důležitým rozdílem mezi mléčnou a pylovou stravou je složení tuku. Během prvního týdne života, kdy se všechny včely vyvíjejí v buňkách, jsou jejich buněčné membrány sestaveny ze stejné sady fosfolipidů. Patří mezi ně tzv mononenasycené mastné kyseliny s dlouhými uhlovodíkovými ocasy, ve kterých je pouze jedna dvojná (nenasycená) vazba. Když dělnice přecházejí na potravu pylem, hromadí se v jejich membránách další fosfolipidy s polynenasycenými kyselinami, tedy obsahující několik dvojných vazeb.

Jejich nebezpečí spočívá v tom, že při oxidativním stresu (který může být způsoben fyzickou aktivitou, změnami teplot nebo působením toxinů) se polynenasycené kyseliny snadno přeměňují na radikály – vysoce aktivní molekuly. Dochází k řetězové reakci: lipidy se navzájem ničí, mění se na radikály a v důsledku toho buňky umírají. To se v těle královny neděje, protože její membrány jsou silnější. A pravděpodobně jí tato odolnost vůči stresu umožňuje žít bezstarostný a dlouhý život.

Omlazující mléko

Včelí královna je celý život krmena jako dítě, a to není bezdůvodné. V jistém smyslu je její nezvykle dlouhý život způsoben právě tím, že je neustále udržována v dětském stavu a není jí dovoleno skutečně dospět. Protein nalezený v mateří kašičce royalactin, doslova „královna-výrobce“. Spouští mechanismus přeprogramování v buňkách královny, tedy odvíjení DNA.

Jak stárneme, DNA v buňce se více a více skládá a genetická informace je k dispozici stále méně a méně. Na molekulární úrovni to vypadá takto: V průběhu života je DNA spojena s methylovými skupinami, které jí pomáhají svinout se jako lepidlo. Enzymy demetylázy je odštěpí, čímž zabrání skládání DNA a stárnutí buňky. Royalactin aktivuje demetylázy, čímž prodlužuje život královny. Mimochodem, také udržuje myší buňky v embryonálním stavu a brání jim v růstu. Pravda, zatím nejsou informace o tom, zda to člověku nějak pomáhá.

Molekulární výpovědi

Nakonec byly molekuly RNA nalezeny v mateří kašičce. Přesně řečeno, dříve bylo známo, že různá zvířata absorbují RNA zvenčí, ale teprve nyní se objevila hypotéza o tom, proč to včely potřebují. Ukázalo se, že vlastní RNA včel je pouze 3,5 % v mateří kašičce a 0,6 % v mléce, kterým se dělnice živí. Ale 25 % a 17 % tvoří DNA potenciálních patogenů: virů, bakterií a hub.

Tyto molekuly vstupují do těla včely dělnice s potravou, jsou absorbovány střevní stěnou do hemolymfy (analoga krve), odtud se dostávají do žláz, které vylučují mléko, a opět vycházejí s mlékem. Zároveň ostatní včely včetně královny dostávají krátké fragmenty cizí RNA – molekulární výpovědi potenciálního nepřítele.

ČTĚTE VÍCE
Jak izolovat venkovský dům zvenčí?

Tato krátká vlákna RNA mohou proniknout do buněk a pomoci tam bojovat s nepřítelem, pokud se náhle rozhodne zaútočit, prostřednictvím RNA interference. Krátký donorový řetězec může přilnout k dlouhé RNA nepřítele a vytvořit tak dvouvláknový komplex. Ale normálně v eukaryotické buňce není žádná dvouvláknová RNA, takže je vnímána jako nepřátelská a je okamžitě rozložena. RNA v mléce tedy funguje jako vakcína. A každá včela, která pozře RNA někoho jiného, ​​pracuje ve prospěch imunity stáda, sbírá informace o možných patogenech a distribuuje je po úlu.

Polina Loseva

Věda zná více než 20 000 druhů včel. Včely žijí v mnoha částech světa. Hmyz, který lze vidět na zahradě nebo na mýtině v lese, zpravidla patří ke dvěma nejběžnějším druhům ve středním pásmu: včela medonosná a čmelák obecný. Včelí rodina se vyznačuje jasným rozdělením práce mezi jednotlivé členy a kolektivním výkonem práce. Každá včela, trubec, královna vykonává práci zaměřenou na zachování a rozvoj rodiny jako celku, bez ohledu na to, do jaké míry je pro jedince užitečná, škodlivá nebo dokonce smrtelná.

Královna a její družina

Od 1. do 3. dne života mladé („nelétavé“) včely sledují čistotu plástů. Od 4. dne krmí starší larvy (v tomto případě larvy královen přijímají mateří kašičku po celý život larev a larvy včelích dělnic dostávají mateří kašičku pouze první tři dny a poté jsou přemístěny do směsi med a pyl). Od 7. dne se o larvy starají mladé („nelétavé“) včely a krmí královnu. Ve dnech 12-18 života se mladým včelám vyvinou voskové žlázy a zabývají se stavbou plástů, přijímají nektar od shánějících se včel a zpracovávají jej na med. Ve věku 21-24 dnů a do konce života začíná včela sbírat nektar a pyl. Včely, které přežily svůj krátký život, hynou v úlu pouze v zimě a v létě staré včely, které vycítí blížící se smrt, opouštějí úl a umírají ve volné přírodě.

Včela může odletět téměř 8 km od úlu a přesně najít cestu zpět. Takto dlouhé lety jsou však pro život včel nebezpečné a z hlediska produktivity jejich práce nerentabilní. Užitečný poloměr letu včely se považuje za 2 km. A v tomto případě při létání zkoumá obrovské území o rozloze asi 12 hektarů. Na tak velké ploše jsou obvykle vždy medonosné rostliny. K získání lžíce medu (30 g) musí 200 včel během dne sbírat nektar během úplatku. Přibližně stejný počet včel by se měl věnovat příjmu nektaru a jeho zpracování v úlu. Některé včely přitom hnízdo intenzivně větrají, aby se z nektaru rychleji odpařovala přebytečná voda. A k uzavření medu v 75 včelích buňkách potřebují včely alokovat jeden gram vosku. Silná rodina dokáže nasbírat 5-10 kg medu (10-20 kg nektaru) denně.

ČTĚTE VÍCE
Jakou zeleninu lze zasadit v květnu?

Včelí roj může vážit až 7-8 kg, tvoří ho 50-60 tisíc včel, které mají v úrodě 2-3 kg medu. Za nepříznivého počasí se včely mohou živit zásobami medu po dobu 8 dnů. Rojové včely většinou neštípou. Při sběru roje a jeho výsadbě byste proto neměli nadužívat kouř. Jedinou výjimkou jsou roje, které opustily úl před několika dny. Příliš mnoho kouře je však může také rozzlobit. Včelař neuklidňuje včely kouřem, ale vytváří jakousi imitaci ohně. Včely, které jsou pradávnými obyvateli lesa, se vrhají na med, když se objeví kouř, aby si ho zásobily na dlouhou cestu. Když je bříško včely naplněné medem a neprohýbá se, nemůže použít své žihadlo. Včela se nemusí bát vlastního bodnutí, protože látky tvořící jed se smísí až v okamžiku bodnutí.

Včely nosí na těle pyl z květu na květ. Včela přitom působí na pyl sekretem čelistních žláz, přidává nektar a ukrývá ho do speciálních vaků na nohách. Tyto granule v sáčcích nosí včely do úlu a jedná se o včelí pyl, ve včelařské terminologii také známý jako pyl. Včely ukládají do jedné buňky plástu až 18 pylu o hmotnosti 140-180 mg. Průměrně jeden pyl obsahuje asi 100 tisíc prachových částic, hmotnost jednoho pylu je od 0,008 do 0,015 g. V létě je pyl těžší než na jaře a na podzim. Včely přinesou až 400 pylu denně a během sezóny nasbírá včelstvo 25-30, někdy až 55 kg pylu. Mnoho rostlin produkuje jak nektar, tak pyl. Existují ale i rostliny, ze kterých včely sbírají pouze pyl. Jsou to líska, mák, šípky, lupina, kukuřice, bříza, olše, quinoa. Včely dělnice zpracují včelí pyl pomocí enzymů, přidají med, rozdělí ho mezi buňky plástu a zhutní. V důsledku toho vzniká včelí potrava – včelí chléb. Včely jej zakonzervují pro dlouhodobé skladování medem a zalepí voskovými uzávěry. Přebytečný včelí chléb na konci jara, kdy ho včely postrádají, sbírají včelaři pro léčebné účely.

Nektar většiny rostlin obsahuje tři druhy cukrů – sacharózu, glukózu a fruktózu. Jejich poměr v nektaru různých rostlin není stejný. Med, který včely vyrábějí z nektaru s vysokým obsahem glukózy (řepka, hořčice, řepka, slunečnice atd.), rychle krystalizuje. Pokud nektar obsahuje více fruktózy (bílý a žlutý akát, jedlý kaštan), pak výsledný med krystalizuje pomaleji.

ČTĚTE VÍCE
Jak léčit pasteurelózu u skotu?

Nejvyšší medové výnosy nektaru jsou získávány na Dálném východě a na Sibiři. Jsou známy případy, kdy v období květu lípy na Dálném východě dosáhl přírůstek hmotnosti kontrolního včelstva 30-33 kg za den. Jednotlivé včelí rodiny na Sibiři sbírají 420 a na Dálném východě – 330-340 kg medu za sezónu. U včelstva o hmotnosti 3 kg se sběru nektaru účastní pouze 40-50 % včelstev. Při jednom letu dokážou tyto včely přinést do úlu 400-500 g nektaru. Zbývající včely v takové rodině jsou zaneprázdněny chovem plodu, stavbou nových plástů, příjmem a zpracováním nektaru na med a dalšími úlovými pracemi.

Včely mají mnoho nepřátel a „freeloaderů“, takže vchod do úlu spolehlivě hlídají strážci, kteří jsou připraveni kdykoli zaútočit na nezvaného hosta. Žádná včela nemůže vstoupit do úlu někoho jiného. Každý úl má zvláštní vůni, kterou lidé nedetekují. Každá včela si tuto vůni ukládá do speciální dutiny ve svém těle. Včela přiletí ke vchodu, otevře jej a předloží strážcům pach jako svou vizitku nebo průkaz.

Některé druhy včel se naučily odolávat sršním, které na ně útočí. Několik stovek včel se shromáždí kolem dravce do jedné velké koule a pracují se svými svaly a ohřívají vzduch uvnitř koule na 47 °C. Sršeň, která vydrží teplotu maximálně 46 °C, umírá na přehřátí.

Včely nemají uši, nevidí rudě, ale vidí ultrafialové světlo, které je pro nás neviditelné. Včely mají pět očí, tři na temeni hlavy a dvě na přední straně. Celkem bylo nyní zaznamenáno více než 60 behaviorálních rituálů včelích dělnic, včetně šesti různých stylů tance. To je více než u mnoha savců. Například králíci mají asi 30 různých rituálů chování. Usilovný bobr jich má v repertoáru 50, ale staví hráze a skladuje jídlo na zimu! I delfín skákavý jich má 120, což je jen dvakrát více než včela dělnice.