แมลงภู่ในอาณานิคมแล็บ ลีฟ ริชาร์ดสัน, CC BY-NC-ND

ค้นหาข้อมูลเกี่ยวกับ 'ยาด้วยตนเอง' และคุณจะพบคำอธิบายเกี่ยวกับวิธีการมากมายที่มนุษย์ใช้ยาเสพติดในการแก้ปัญหา อันที่จริง การบริโภคโมเลกุลที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพ ซึ่งส่วนใหญ่มาจากพืช เพื่อเปลี่ยนร่างกายและจิตใจของเรา ดูเหมือนจะเป็นลักษณะเฉพาะของมนุษย์ที่เป็นแก่นสาร

แต่พืชก็มีส่วนสำคัญในอาหารของสัตว์หลายชนิดเช่นกัน การเติบโต ร่างกายของการวิจัย ชี้ให้เห็นว่าสัตว์บางชนิดอาจได้รับประโยชน์ทางยาจากเคมีพืช และอาจถึงกับแสวงหาสารเคมีเหล่านี้เมื่อป่วย ชิมแปนซีกินใบบางใบ ที่มี คุณสมบัติในการฆ่าปรสิต. สังเกตช้างตั้งท้อง กินวัสดุจากพืช จากต้นไม้ที่มนุษย์ใช้ชักนำให้เกิดแรงงาน คุณอาจเคยเห็นสุนัขหรือแมวที่เลี้ยงของคุณกินหญ้าซึ่งไม่มีสารอาหาร ในสิ่งที่เชื่อกันว่าเป็นการพยายามรักษาอาการคลื่นไส้อาเจียนด้วยตนเอง

ในการวิจัยของฉัน ฉันได้ศึกษาว่าแมลงภู่ได้รับผลกระทบจากสารประกอบชีวภาพชนิดนี้อย่างไร กับเพื่อนร่วมงาน ฉันพบว่าสารเคมีจากพืชบางชนิดมีอยู่ตามธรรมชาติในน้ำหวานและละอองเกสรดอกไม้ มีประโยชน์ต่อผึ้งที่ติดเชื้อจากเชื้อโรค ผึ้งอาจเปลี่ยนพฤติกรรมการหาอาหารของพวกมันเมื่อติดเชื้อเพื่อสะสมสารเคมีเหล่านี้ให้ได้มากที่สุด สารเคมีจากพืชที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในดอกไม้อาจเป็นส่วนหนึ่งของการแก้ปัญหาการลดลงที่น่ากังวลของผึ้งป่าและผึ้งที่ได้รับการจัดการหรือไม่?

ทำไมพืชถึงผลิตสารเคมีเหล่านี้?

ด้านบนของสารประกอบที่พืชทำขึ้นเพื่อดำเนินการ 'หลัก' ของการสังเคราะห์ด้วยแสง การเจริญเติบโต และการสืบพันธุ์ พืชยังสังเคราะห์สิ่งที่เรียกว่าสารประกอบเมตาบอไลต์ทุติยภูมิอีกด้วย โมเลกุลเหล่านี้มีวัตถุประสงค์หลายอย่าง แต่ที่สำคัญที่สุดคือการป้องกัน สารเคมีเหล่านี้ทำให้ใบและเนื้อเยื่ออื่นๆ ไม่อร่อยหรือเป็นพิษต่อสัตว์กินพืชที่อาจกัดกิน

หลาย การศึกษาวิวัฒนาการร่วมกัน เน้นปฏิสัมพันธ์ระหว่างพืชกับสัตว์กินพืชโดยอาศัยเคมีพืช 'การแข่งขันทางอาวุธ' ระหว่างพืชและสัตว์กินพืชมีการเล่นกันเป็นเวลานาน โดยที่สัตว์กินพืชปรับตัวเพื่อทนต่อและแม้กระทั่งเชี่ยวชาญในพืชที่เป็นพิษ ในขณะที่พืชดูเหมือนจะมีการพัฒนาสารพิษชนิดใหม่ให้นำหน้าผู้บริโภค

สำหรับลูกน้ำของพระมหากษัตริย์ น้ำนมแม่บึงเป็นทั้งตู้ครัวและตู้ยา ลีฟ ริชาร์ดสัน, CC BY-NC-ND

สัตว์กินพืชอาจได้รับประโยชน์ ค่าใช้จ่าย หรือทั้งสองอย่างรวมกันเมื่อพวกมันกินสารทุติยภูมิจากพืช ตัวอย่างเช่น ตัวอ่อนของผีเสื้อพระมหากษัตริย์เป็นสัตว์กินพืชเฉพาะของมิลค์วีดซึ่งมีสเตียรอยด์ที่เป็นพิษเรียกว่าคาร์ดิโนไลด์ ในขณะที่พระมหากษัตริย์ คัดเน้นๆ cardenolides ในร่างกายของพวกมันเองเพื่อป้องกันสัตว์กินเนื้อ เช่น นก พวกมันอาจประสบกับอัตราการเติบโตที่ช้าลงและเพิ่มความเสี่ยงต่อการเสียชีวิตอันเป็นผลมาจากการสัมผัสสารพิษเหล่านี้

ที่น่าสนใจคือ เมตาโบไลต์ทุติยภูมิไม่ได้พบเฉพาะในใบเท่านั้น พวกมันยังมีอยู่ในเนื้อเยื่อที่มีหน้าที่ดึงดูดมากกว่าขับไล่ – รวมทั้งผลไม้และดอกไม้ ตัวอย่างเช่น เป็นที่ทราบกันมานานแล้วว่าน้ำหวานจากดอกไม้มักมีสารเมตาโบไลต์ทุติยภูมิ ซึ่งรวมถึงกรดอะมิโนที่ไม่ใช่โปรตีน อัลคาลอยด์ ฟีนอลิก ไกลโคไซด์ และเทอร์พีนอยด์ ยังไม่ค่อยมีใครรู้ว่าสารเคมีเหล่านี้ส่งผลต่อแมลงผสมเกสรเช่นผึ้งหรือไม่

เมแทบอไลต์ทุติยภูมิสามารถมีอิทธิพลต่อปฏิสัมพันธ์ของพืชกับแมลงผสมเกสร เช่นเดียวกับที่พวกมันส่งผลต่อปฏิสัมพันธ์กับผู้บริโภคเนื้อเยื่อใบที่กินพืชเป็นอาหาร? เช่นเดียวกับสัตว์กินพืชอื่น ๆ ผึ้งอาจได้รับประโยชน์จากการบริโภคสารประกอบจากพืชเหล่านี้หรือไม่? การบริโภคเมตาโบไลต์ทุติยภูมิช่วยให้ผึ้งรับมือกับปรสิตและเชื้อโรคที่เกี่ยวข้องกับการลดลงของผึ้งป่าและผึ้งที่ได้รับการจัดการได้หรือไม่?

สารประกอบพืชช่วยลดปรสิตในผึ้ง

กับเพื่อนร่วมงานในห้องแล็บของ รีเบคก้าเออร์วิน ที่ Dartmouth College และ ลินน์ แอดเลอร์ ที่มหาวิทยาลัยแมสซาชูเซตส์ แอมเฮิร์สต์ ฉันได้ตรวจสอบคำถามเหล่านี้ใน a การศึกษาใหม่. เราพบว่าอาร์เรย์ที่หลากหลายเชิงโครงสร้างของสารประกอบเมตาโบไลต์ทุติยภูมิจากพืชที่พบในน้ำหวานจากดอกไม้สามารถลดภาระปรสิตในผึ้งบัมเบิลบีได้

ในห้องแล็บ เราติดเชื้อ Bumble Bee ทั่วไป (Bombus Impatiens) มีปรสิตในลำไส้โปรโตซัว คริธิเดีย บอมบิซึ่งเป็นที่รู้จักในการลดอายุขัยและความสำเร็จในการสืบพันธุ์ของผึ้ง จากนั้นเราให้อาหารผึ้งทุกวันไม่ว่าจะเป็นอาหารควบคุมน้ำหวานที่มีน้ำตาลซูโครสเพียงอย่างเดียวหรืออาหารที่มีหนึ่งในแปดของสารเมตาโบไลต์ทุติยภูมิที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในน้ำหวานของพืชที่แมลงภู่มาเยี่ยมในป่า

หลังจากผ่านไปหนึ่งสัปดาห์ เรานับเซลล์ปรสิตในกล้าของผึ้ง โดยรวมแล้ว อาหารที่มีสารเมตาบอไลต์ทุติยภูมิช่วยลดภาระโรคของผึ้งลงอย่างมาก สารประกอบครึ่งหนึ่งมีผลอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติในตัวเอง สารประกอบที่มีผลรุนแรงที่สุดคือยาสูบ alkaloid anabasine ซึ่งช่วยลดภาระปรสิตได้มากกว่า 80%; สารประกอบอื่นๆ ที่ป้องกันผึ้งจากปรสิต ได้แก่ อัลคาลอยด์ยาสูบ นิโคติน เทอร์พีนอยด์ ไทมอล ซึ่งพบในน้ำหวานของต้นเบสวูด และคาทัลโพล ซึ่งเป็นไอริดอยด์ไกลโคไซด์ที่พบในน้ำหวานของหัวเต่า ซึ่งเป็นพืชในพื้นที่ชุ่มน้ำทางตะวันออกของอเมริกาเหนือ

เราคาดว่าผึ้งอาจต้องเสียค่าใช้จ่ายเมื่อบริโภคสารเหล่านี้ แต่เราพบว่าไม่มีสารเคมีใดที่มีผลต่ออายุขัยของผึ้ง Anabasine ซึ่งเป็นสารประกอบที่มีฤทธิ์ต้านปรสิตได้ดีที่สุด กำหนดต้นทุนการสืบพันธุ์ เพิ่มจำนวนวันที่จำเป็นสำหรับผึ้งในการสุกและออกไข่ อย่างไรก็ตาม แม้จะมีความล่าช้า แต่ก็ไม่มีความแตกต่างในผลลัพธ์การสืบพันธุ์ขั้นสุดท้ายในการทดสอบของเรา

งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าผึ้งป่าสามารถได้รับประโยชน์เมื่อพวกมันกินสารทุติยภูมิที่มีอยู่ในน้ำหวานของดอกไม้ตามธรรมชาติ และการได้รับสารเหล่านี้ตลอดอายุขัยของผึ้งก็มีแนวโน้มมากขึ้นไปอีก เนื่องจากพวกมันยังกินพวกมันในละอองเกสรและตัวอ่อนด้วย

ในการวิจัยอื่น ๆ เราได้ค้นพบหลักฐานว่าสารประกอบบางชนิดที่ทำหน้าที่ต่อต้านปรสิตนั้นถูกผึ้งแสวงหาเมื่อพวกมันมีปรสิต แต่ไม่ใช่เมื่อพวกมันแข็งแรง อย่างน้อยในบางบริบท – รวมถึงการทดลองภาคสนามกับผึ้งป่าที่ติดเชื้อตามธรรมชาติ คริธิเดีย บอมบิ – แมลงภู่เลือกหาอาหารเพื่อตอบสนองต่อสถานะของปรสิต คล้ายกับสัตว์อื่นๆ ที่รักษาตัวเองได้

ใบสั่งยาสำหรับประชากรผึ้งที่ดิ้นรน?

แล้วการใช้งานจริงล่ะ: งานวิจัยนี้สามารถนำไปใช้เพื่อช่วยในการลดจำนวนประชากรผึ้งได้หรือไม่? เรายังไม่รู้ อย่างไรก็ตาม ผลการวิจัยของเราเสนอคำถามที่น่าสนใจเกี่ยวกับการจัดการภูมิทัศน์ การทำสวนที่อยู่อาศัยของแมลงผสมเกสร และการทำฟาร์ม

ในการทำงานในอนาคต เราวางแผนที่จะตรวจสอบว่าการปลูกพืชโดยเฉพาะรอบ ๆ ที่เลี้ยงผึ้งและฟาร์มจะส่งผลให้ประชากรผึ้งมีสุขภาพที่ดีขึ้นหรือไม่ พืชพื้นเมืองเป็นแหล่งสมุนไพรที่สำคัญสำหรับผึ้งซึ่งมีประวัติวิวัฒนาการมายาวนานหรือไม่? ฟาร์มที่พึ่งพาผึ้งป่าผสมเกสรเพื่อส่งมอบ 'บริการระบบนิเวศ' ของการผสมเกสรสามารถจัดการได้ดีขึ้นเพื่อสนับสนุนสุขภาพของผึ้งหรือไม่?

การส่งน้ำหวานและละอองเรณูทุติยภูมิให้กับผึ้งที่เป็นโรคอาจไม่ใช่เครื่องมือเดียวที่จำเป็นในการส่งเสริมความยั่งยืนในระยะยาวของสัตว์ที่มีความสำคัญทางนิเวศวิทยาและเศรษฐกิจเหล่านี้ แต่ดูเหมือนว่าอย่างน้อยนี่อาจเป็นส่วนหนึ่งของการแก้ปัญหา เกษตรกรรมอาจกลายเป็นวัฏจักรโดยยอมรับว่าเพื่อให้ได้รับประโยชน์จากบริการระบบนิเวศที่จัดส่งโดยสัตว์ป่า เราต้องพิจารณาข้อกำหนดด้านที่อยู่อาศัยของพวกมัน

บทความนี้ถูกเผยแพร่เมื่อวันที่ สนทนา.
อ่าน บทความต้นฉบับ.

เกี่ยวกับผู้เขียน

Leif Richardson เป็นสถาบันวิจัยด้านอาหารและการเกษตรแห่งชาติของ USDA ที่ มหาวิทยาลัยเวอร์มอนต์ เขาทำงานเกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์หลายสายพันธุ์โดยมีศูนย์กลางอยู่ที่พืชและแมลงผสมเกสรโดยเฉพาะผึ้ง เขาศึกษาว่าการผสมเกสรของผึ้งป่าในบลูเบอร์รี่เชิงพาณิชย์ได้รับผลกระทบจากสารเคมีของพืชอย่างไร และปฏิกิริยาระหว่างพืชกับเชื้อราไมคอร์ไรซาส่งผลต่อสุขภาพของผึ้งอย่างไร งานวิจัยที่น่าสนใจอีกอย่างหนึ่งคือการใช้ข้อมูลตัวอย่างจากพิพิธภัณฑ์เพื่อศึกษารูปแบบการลดลงของสายพันธุ์ผึ้งบัมเบิลในอเมริกาเหนือและยุโรป เยี่ยมชมเว็บไซต์ของเขา: www.leifrichardson.org/

หนังสือร่วมเขียนโดย Leif Richardson:

{amazonWS: searchindex=Books;keywords=0691152225;maxresults=1}