10. 8. 2022
Na tvorbě pachové „vizitky“, kterou včely prokazují svou příslušnost ke včelstvu, se významnou měrou podílejí jejich střevní bakterie.
Ve srovnání s obratlovci má včela medonosná druhově jen málo pestrou bakteriální obsádku trávicího traktu čili mikrobiom. Ovšem ve srovnání s jinými zástupci hmyzí říše je včelí mikrobiom naopak poměrně komplexní. Například octomilka Drosophila melanogaster hostí v trávicím traktu obvykle jen několik druhů bakterií a složení jejího mikrobiomu je navíc náchylné ke změnám vyvolaným vlivy vnějšího prostředí. Naproti tomu včela medonosná hostí několik desítek různých bakterií a jejich druhové spektrum bývá celkem stabilní. Významně k tomu přispívá fakt, že včely žijí pospolitě ve velkých počtech, a mohou si tedy mezi sebou bakterie vyměňovat. Podobně jako u jiných živočichů spolurozhoduje mikrobiom včel o nemoci a zdraví. Vědci však stále častěji narážejí na důkazy o významném vlivu bakterií trávicího traktu na chování včel. Nově se ukázalo, že mikrobiom sehrává významnou roli při identifikaci jedinců náležejících k danému včelstvu.
Příslušnost ke včelstvu prokazuje dělnice skladbou uhlovodíků navázaných na kutikulu. Zčásti jde o molekuly vzniklé metabolismem včely a determinované dědičně, ale zčásti se na identifikačním „pachu“ včel podílejí i molekuly, které se vyskytují v prostředí úlu. O tom, že dědičný základ nemá rozhodující vliv, svědčí výmluvně skutečnost, že jednodenní dělnice lze přemisťovat mezi úly a k jejich odmítnutí dochází jen v malém procentu případů.
Odlišení vlastních a cizích je jedním ze základních principů pro zdárné fungování jakéhokoli společenstva včetně lidské společnosti. U eusociálního hmyzu pak je zajištění identifikace „domácích“ a „vetřelců“ obzvláště důležité. V případě včely medonosné to například rozhoduje o úspěchu při obraně včelstva před loupeživými vpády cizích dělnic.
Mikrobiom a tělesné pachy
Mikrobiom sehrává u zvířat i člověka při vzniku typického tělesného pachu zásadní roli. „Nejvydatnější“ složkou lidského tělesného odéru jsou thioalkoholy, které rozeznáme čichem i v mizivé koncentraci jednoho pikogramu na litr (pikogram je miliontina mikrogramu, tedy biliontina gramu). Smrdutostí dominuje mezi našimi thioalkoholy zcela bezkonkurenčně látka s chemickým názvem 3-metyl-3-sulfanylhexan-1-ol, zkráceně označovaná jako 3M3SH. Jejím monopolním výrobcem je bakterie Staphylococcus hominis. Ta se sice v lidské kůži vyskytuje pouze sporadicky, ale výsledek jejího působení našim nosům v žádném případě neunikne.
Cassondra Vernierová z Washington University v americkém St. Louis se spolu se svými kolegy pokusila zjistit, jestli a jak se na vzniku typického včelího „tělesného pachu“ podílí mikrobiom dělnic. Výsledky studie, zveřejněné ve vědeckém časopise Science Advances, dokazují, že role mikrobiomu je pro identifikační pach dělnic klíčová.
„Jde o první případ, kdy sehrává mikrobiom hmyzu zásadní roli nikoli pro zdravotní stav, ale důležitým způsobem ovlivňuje chování. V tomto případě pomáhá včelstvu přežít,“ shrnuje závěry studie Cassondra Vernierová.
Vizitku „píší“ bakterie
Vernierová a její kolegové provedli nejprve „adopční experiment“, ve kterém nechávali mladé včely vyrůstat buď v jejich vlastním včelstvu, nebo je přenesli do cizího včelstva k adopci. Následně podrobili analýzám jak střevní mikrobiom těchto dělnic, tak i uhlovodíky jejich kutikuly. Ukázalo se, že do skladby mikrobiomu se promítá jak prostředí rodného úlu, tak i pobyt v úlu, ve kterém včela žila po „adopci“. Odlišnosti byly patrné v zastoupení celkem čtrnácti různých druhů mikrobů. Včely vyrostlé v jednom úlu jich sdílely šest bez ohledu na to, zda to byl jejich „rodný“ úl, nebo do něj byly adoptovány.
V dalším experimentu vědci krmili mladé včely různými kombinacemi mikrobů a sledovali, nakolik se to promítne do skladby uhlovodíků v kutikule. Pokud byly včely krmeny stejnými bakteriemi, sdílely významný podíl uhlovodíků kutikuly a tolerovaly se, i když vůbec nebyly příbuzné. A naopak, když dostávaly mladé včely z jednoho úlu v útlém věku drasticky odlišné mikroby, např. bakterie ze včelího střeva a bakterie izolované z kůry stromů, nemohly se vystát. Navzájem se kousaly, snažily se jedna druhou odvléct pryč nebo na sebe útočily žihadlem.
Řada expertů považuje poznatky o roli mikrobiomu pro fungování včelstva za zcela zásadní. Významná odbornice na biologii včely medonosné Nancy Moranová z University of Texas v Austinu například upozorňuje, že mnohé látky včetně pesticidů mají na skladbu včelího mikrobiomu ničivý dopad. Mohou například zvyšovat riziko nákazy patogenními mikroorganismy.
„To jsme dřív netušili, protože tento efekt pesticidů se neprojeví okamžitě tím, že před vámi včely padnou a jsou mrtvé. Prostě se jen nepozorovaně stanou vnímavějšími k infekcím,“ říká Moranová.
Narušení mikrobiomu a tím i oslabení pachové identifikace ve včelstvech může mít pro život včel vážné důsledky. Může například snižovat obranyschopnost včelstev proti loupeživým nájezdům dělnic z jiných úlů.
Jaroslav Petr
Zdroje:
Breed, M. D., Stiller, T. M., & Moor, M. J. (1988). The
ontogeny of kin discrimination cues in the honey
bee, Apis mellifera. Behavior Genetics, 18(4),
439-448.
Vernier, C. L., Chin, I. M., Adu-Oppong, B., Krupp,
J. J., Levine, J., Dantas, G., & Ben-Shahar,
Y. (2020). The gut microbiome defines social
group membership in honey bee colonies. Science
Advances, 6(42), eabd3431.