Co mówią jelita: jak na zachowanie pszczół wpływają jeszcze mniejsze stworzenia
Mikroorganizmy żyjące w jelitach w pewnym stopniu regulują neurofizjologię i zachowanie gospodarza. Chociaż w ostatnich latach przeprowadzono dokładne badania dotyczące mikrobiomów ssaków i ich roli, znacznie mniej wiadomo na temat zależności mikrobiom–mózg u owadów, nawet tych uważanych za najbardziej istotne dla naszej gospodarki. Chcąc wypełnić tę lukę w wiedzy, zespół projektu BRAIN zbadał interakcje pomiędzy mikroorganizmami żyjącymi w jelitach pszczół i ich skutki. „Mikrobiom jelitowy może mieć bezpośredni wpływ na mózg, a także regulować zachowanie gospodarza, ale do tej pory przeprowadzono niewiele badań na ten temat”, mówi Joanito Liberti, koordynator projektu.
Samodzielnie hodowane
Liberti już wcześniej prowadził badania na owadach, w których wykorzystywał dane dotyczące ekspresji genów, by przewidzieć wpływ inseminacji na neurofizjologię pszczół. Opublikował także swoją analizę porównawczą symbiontów bakteryjnych u mrówek. W tym wypadku wybór owadów także nie był przypadkowy – pszczoły stanowią świetne modele ludzkich społeczności, ponieważ są zwierzętami silnie społecznymi, a ponadto idealnie sprawdzają się w badaniach nad mikroorganizmami żyjącymi w jelitach. „Jesteśmy w stanie bez problemu stworzyć pszczoły pozbawione mikrobiomu jelitowego – wystarczy odseparować poczwarki od ula. Osiągając dorosłość, osobniki zazwyczaj wykształcają mikrobiom podczas interakcji z innymi pszczołami”. Mikrobiomy pszczół zostały już bardzo dokładnie zbadane, dlatego wszystkie symbionty mogą być hodowane in vitro, a następnie podawane pszczołom wraz z pokarmem. Podejście to eliminuje ponadto różnice dotyczące genetyki i wieku, ponieważ pszczoły przepoczwarzyły się mniej więcej w tym samym momencie i mieszkają w tym samym ulu.
Z kamerą wśród pszczół
Aby poznać wpływ mikroorganizmów, Liberti przeanalizował ekspresję genów w mózgach pszczół z wykształconym mikrobiomem i tych pozbawionych mikrobiomu. „Istnieją między nimi niewielkie różnice, które znajdują uzasadnienie w genach i miejscu występowania tych rozbieżności”, dodaje. Badania przeprowadzono na Uniwersytecie w Lozannie (Szwajcaria). Chcąc lepiej zrozumieć, jak zmiany w ekspresji genów wpływały na zachowanie pszczół, do odwłoków poszczególnych osobników naukowcy przymocowali niewielkie kwadratowe znaczniki o przekątnej 1,6 mm, przypominające kody QR. Następnie za pomocą kamer w podczerwieni obserwowali zachowanie pszczół umieszczonych w ulach stworzonych na potrzeby badania. Na podstawie nagrań naukowcy mogli ustalić częstotliwość i długość interakcji wśród pszczół, wskazać, które osobniki wchodziły w interakcje, i śledzić ruchy pszczół w ulu. „Zebraliśmy w ten sposób kilka terabajtów danych”, wyjaśnia Liberti. Dane nadal są analizowane. „To było fantastyczne doświadczenie. Miałem okazję pracować ze znajomymi naukowcami z dwóch różnych wydziałów, dwoma świetnym doradcami i wieloma nowymi współpracownikami”. Liberti zamierza opublikować wyniki swoich badań, a następnie złożyć wniosek o kolejne finansowanie, które pozwoli mu rozwijać swoją karierę naukową.
Bliska współpraca
Badania w ramach projektu przeprowadzono dzięki wsparciu z działania „Maria Skłodowska-Curie”. „Nie byłoby mnie tutaj, gdyby nie udzielone mi wsparcie. Mogłem dzięki niemu przenieść się z Kopenhagi do Szwajcarii i współpracować z najlepszymi zespołami badawczymi w tej dziedzinie, co przyczyniło się do rozwoju mojej kariery naukowej”, podsumowuje Liberti.
Słowa kluczowe
BRAIN, pszczoła, neurofizjologia, QR, zachowanie, społeczny, owady, mikrobiom, terabajt
