Po celá desetiletí vědci mysleli na přebytek něčeho zvláštního, látky zvané mateří kašička , povýšil obyčejnou larvu včel na královnu. Nový výzkum naznačuje, že jsme to měli pozadu: Na tom záleží, jaké budoucí královny nejsou krmeny.

Mateří kašička, která se také nazývá „včelí mléko“, vypadá jako bílý sliz. Více než polovinu tvoří voda, zbytek tvoří kombinace bílkovin a cukrů. Speciální žlázy v hlavách včel dělníků vylučují věci, které se krmí kojencům.

Vyvíjející se včelí královna je krmena výhradně mateří kašičkou – nikoli pylem a medem jako její proletářské sestry. Někteří popisují zadržování mateří kašičky včelám dělnic jako nutriční kastraci. Tyto včely nedostávají speciální potravu bohů. Nebo možná potravu genetických monarchií. A tak jsme si mysleli, že se jejich vaječníky scvrkávají a nestanou se královnou.

Ukázalo se, že je to naopak. Nekrmení nezralým pylem královny a med je to, co ji dělá královskou, ne její výlučný přístup k mateřské kašičce.

Královny a geny

Z identického genetického materiálu lze vytvořit radikálně odlišně vypadající zvířata; včelka a královna včely se liší pouze v tom, které geny jsou aktivovány. Geny vytvářejí bílkoviny, které vytvářejí zbytek našeho těla. Manipulací s prostředím svých potomků včely geneticky mění své tělo výživou.

Jsme známí chvíli se včelí strava podílí na stavbě různých druhů včelích těl. Věda stále zjišťuje, jak se to stane. Larvy královny jsou obklopeny mateří kašičkou; vznášejí se na moři sladké včelí žlázy n zvětšené buňky. Pracovní včely jedí beebread (druh fermentovaného pylu) a med. Zdravotní včely to rozdrtí na „dělnické želé“ a přidají žlázové sekrety jako ozdobu. Pracovníci nedostávají speciální věci do mateří kašičky a jejich vaječníky se scvrkávají.

To je obvyklé vysvětlení. Ale Dr. May Berenbaum, profesor na University of Illinois a autor nového výzkumu, říká, že na otázku Co jedí včelí miminka neexistuje jednoduchá odpověď?

„Měli jsme nejtěžší čas zjistit, co jedí larvy,“ říká. „Mimo jiné se zdá, že pracovní želé a mateří kašička mají, a je zde žádný konsenzus, mírně odlišný poměr sekrece dolní čelisti k hypofaryngeální žláze … Vše se děje ve tmě obklopené 50 000 žihadlami. Není to tedy „nejjednodušší hmyz na světě, na kterém se dá pracovat.“

Hovězí a medový med pochází z rostlinných materiálů a stejně jako mnoho jiných rostlinných materiálů obsahuje celou řadu fenolických chemikálií. Jíme je pořád; flavonoidy jsou rostlinné chemikálie, které dodávají rostlinám jejich jedinečné příchutě (a pomáhají rostlinám mimo jiné odrazovat od hmyzu živícího se rostlinami).

Mateří kašička však nemá detekovatelné fenolové kyseliny. Žádný. Z předchozího výzkumu vědci věděli, že flavonoidy zvyšují imunitní odpovědi dospělých včel dělníků. To je dobrá věc; má to vedlejší účinek, protože pomáhá včelám rychleji detoxikovat pesticidy. Vědci se zajímali, jak by vyvíjející se včely reagovaly na fenolové sloučeniny.

Chcete-li zjistit, krmili dvě skupiny diet včelích larev a bez kyseliny p-kumarové, běžného typu flavonoidů. Poté se podrobně zabývali rozdíly v aktivaci genů mezi skupinami. Výsledky byly překvapivé, neočekávané a šikovné.

Včely chované na stravě s kyselinou p-kumarovou měly vaječníky výrazně menší než ty, které byly chovány bez této sloučeniny. To je ten kicker, protože co dělá královnu včelou královnou? Je to jediná včela v úlu, která snáší vajíčka. Čtrnáct genů, o nichž je známo, že se podílejí na diferenciaci dělník-královna, bylo zvýšeno nebo zvýšeno jejich vyjádření.

Včelí královna jsou také větší a žijí déle než včely dělnice. V jedné sadě genů, o nichž je známo, že regulují velikost orgánů u zvířat, kyselina p-kumarová významně změnila expresi více než poloviny genů zapojených do této signální dráhy.

„Nikdy jsme se nepokusili změnit vnímání královen a určení kasty, “říká Berenbaum. „Mám zájem o detoxikaci; jak si hmyz poradí s fytochemikáliemi, které konzumuje. K našemu překvapení a potěšení se změnila celá řada dalších genů, které se podílely na rozhodování o kastě. “

„ Byl to jeden z těch, které nelze nechat ujít. Myslím, že … myšlenka mateří kašičky je tak přitažlivá, že o ní lidé opravdu nepochybovali.“

Umlčování genů

Proč se o nich lidé stále více dozvědí více než čtyři století života s včelami? Abych odpověděl na tuto otázku, oslovil jsem Dr. Ryszard Maleszka z Australian National University. Maleszka, který není autorem nového výzkumu, pracuje konkrétně na epigenetice včel.

Epigenetika je studium vlivu prostředí na genovou expresi. „S našimi současnými znalostmi škrábáme pouze povrch biologických systémů a biologie včel není výjimkou,“ říká Maleszka. „Máme co do činění s 500 miliony let vývoje zvířat, takže je co objevovat. „

“ je skvělým příkladem evolučního vynálezu, kdy byly běžné rostlinné chemikálie získány jako klíčové prvky regulace genů … Použitím složek životního prostředí včely medonosné našel chytré řešení náročného problému: Jak generovat dva kontrastní organismy, dlouhověký repr oduktivní královny a funkčně sterilní dělníci s krátkým poločasem rozpadu, kteří používají stejný genetický hardware. “

Spoustu faktorů přispívá k tomu, aby se královna stala nad rámec rostlinných chemikálií zkoumaných v novém výzkumu: sloučenina s nádherným názvem royalaktin například byl navržen jako kritický pro vývoj královny. Maleszka však bodavě napomenul myšlenku, že jediná sloučenina v mateří kašičce je „vypínačem“, který dělá královnu. V roce 2008 byla jeho laboratoř schopna vytvořit včelí královny bez konzumace mateří kašičky vypnutím (umlčením) sady genů. Jiní vědci včely zpochybnili myšlenku vývoje královny „jedna molekula, která by jim vládla všem“. Realita je pravděpodobná, že stejně jako všechno ostatní v biologii je složitá a zahrnuje mnoho faktorů.

Skutečnou silou tohoto nového výzkumu může být vysvětlení, proč se včely dělnice nestanou královnami. Namísto chemické kastrace tím, že popíráme mateří kašičku, poskytuje tento komplikovaný proces krmení chemickou ochranu vaječníků královny. Je chráněna před potenciálními toxickými nebo metabolickými účinky rostlinných chemikálií. Jak budeme pokračovat ve zdokonalování našich technik, doufejme, že přijdeme blíže k pevné odpovědi na to, co včely jedí ve svých úlech a proč.

Postscript: Hm, proč lidé jedí mateří kašičku?

Když jsme si mysleli, že mateří kašička byla magie královské věci, krádež a konzumace hlenů produkovaných v hlavách hmyzu měly jakýsi pokřivený smysl. Zastánci mateří kašičky tvrdí, že tyto látky léčí nejrůznější lidské problémy, zejména neplodnost. Dedukcí lze říci, že věci, které dělají mateřské včelím dětským strojům 2 000 vajec denně by mělo zvýšit plodnost člověka. Jsem nucen říci, že takto vědci nedokáží odvodit příčinu a následek.

Mateří kašička se také prodává jako afrodiziakum a jako většina produktů erotického hmyzu i to “ aplikuje se „intenzivním třením. “ Díky tomu je těžké říci, jak pevné důkazy pro tento erektilní lék skutečně jsou. Skutečná reprodukce včel zahrnuje také oddělení penisu a smrt, což pro mě nezní jako dobrý čas, pokud se budeme držet celé té analogie „co funguje pro včelu, bude fungovat pro člověka“.

Včelí mateří kašička má antibakteriální a protiplísňové vlastnosti, protože včely, které se vyvíjejí, se vznášejí, dokud se nemění. Je uváděn na trh v mnoha kosmetických přípravcích jako přísada proti stárnutí; včelí královny žijí čtyřicetkrát déle než včely dělnice. Zatím není mnoho důkazů o tom, že mateřská včela má pro člověka lékařský význam. Je to pravděpodobně dobrý zvlhčovač. Zvláště pokud nemyslíte na to, odkud pochází.

Můj nejlepší odhad je, že se ročně vyprodukuje a prodá asi 600 tun mateří kašičky; Východní Asie je hlavním producentem. Ceny se značně liší, ale na základě cesty do mého místního obchodu se zdravou výživou se zdá, že běží kolem 1 $ za gram. Tržní hodnota mateří kašičky je založena na tom, o čem jsme si mysleli, že víme o jejích magických vlastnostech; nezdá se, že by se to v dohledné budoucnosti změnilo.

Ale teď si můžete užít spoustu zábavy s vyprávěním lidem, odkud pocházejí jejich královští včelí goobři.

Wenfu Mao, Mary A. Schuler a May R. Berenbaum. 2015. Dietní fytochemikálie mění genovou expresi spojenou s kastou u včel. Science Advances 1 (7).