شگفتی میکروبیولوژیکی روده زنبور عسل

به گزارش روابط پایگاه اطلاع رسانی علوم آزمایشگاهی ایران، تحقیقات جدید نشان می دهد که زنبورها مواد مغذی تولید می کنند که به کلونیزاسیون باکتری های روده آنها کمک می کند، رابطه همزیستی میزبان و میکروبیوتا را برجسته می کند و بینش هایی را در مورد آسیب پذیری های محیطی زنبورها ارائه می دهد.

پروفسور Philipp Engel در بخش میکروبیولوژی بنیادی UNIL (DMF) در Dorigny، زنبور عسل غربی (Apis mellifera) را مورد توجه قرار داده است. آنها یک سیستم نسبتا ساده برای مطالعه در مقایسه با انسان و میکروبیوتای روده آنها هستند. این حشره که بیشتر به خاطر عسل خوشمزه ای که تولید می کند شناخته شده است، همچنین یک مدل آزمایشی عالی برای تحقیقات میکروبیوتای روده است: این حشره یک میکروبیوتای ساده و پایدار به دست آورده است که فقط از حدود بیست گونه باکتری تشکیل شده است. در آزمایشگاه گروه Engel، زنبورها بدون باکتری روده بزرگ می شوند و سپس با گونه های خاصی که روده را مستعمره می کنند، تغذیه می کنند.

زنبورها دوست دارند از گرده و عسل سرشار از مواد مغذی استفاده کنند، اما همچنین می توانند برای مدت طولانی با رژیم غذایی حاوی آب قند زنده بمانند. اما چه اتفاقی برای باکتری های روده می افتد؟ مطالعه ای که در 15 ژانویه 2024 در Nature Microbiology توسط دانشمندان لوزان منتشر شد، بینش های جدیدی را نشان می دهد: دکتر اندرو کوئین و یاسین ال چازلی، کاندیدای دکترا، با جستجوی شواهدی مبنی بر اینکه باکتری ها مواد مغذی مشترکی با یکدیگر دارند، زمانی که زنبورها چیزی بیش از آب قند دریافت نمی کنند، شروع کردند.به یاد داشته باشید که باکتری های روده به مصرف مواد مغذی غذایی و همچنین مواد زائد سایر میکروارگانیسم ها معروف هستند.

با این حال، اولین نتایج آنها آنها را گیج کرد: یک باکتری خاص در روده، Snodgrassella alvi، نمی تواند قند را برای رشد متابولیزه کند، و با این حال، زمانی که شکر تنها غذا در رژیم غذایی بود و هیچ باکتری دیگری وجود نداشت، همچنان روده زنبور عسل را مستعمره می کرد.

دانشمندان با اندازه گیری متابولیت ها در روده دریافتند که زنبور عسل چندین اسید (اسید سیتریک، اسید مالیک، اسید 3-هیدروکسی-3- متیل گلوتاریک و غیره) را سنتز می کند که به روده صادر می شوند و در زمان حضور S. alvi کمتر بودند. این نتایج آنها را به طرح یک فرضیه غیرمنتظره سوق داد: آیا زنبور عسل مستقیماً S. alvi را قادر می سازد تا روده خود را با تأمین مواد مغذی لازم مستعمره کند؟

این دو تیم با هم آزمایشی را ابداع کردند که در آن زنبورهای عاری از میکروبیوتا رژیم غذایی خاصی از گلوکز دریافت کردند که در آن اتم های کربن طبیعی 12 درجه سانتی گراد در گلوکز با ایزوتوپ های طبیعی کمیاب (برچسب دار) 13 درجه سانتی گراد جایگزین شدند. سپس زنبورها با S. alvi کلونیزه شدند. در پایان، دانشمندان توانستند یک تصویر دو بعدی از اتم های 13C در روده زنبور عسل بسازند که نشان داد سلول های S. alvi به طور قابل توجهی در دمای 13 درجه سانتیگراد غنی شده اند که نشان دهنده غنی سازی 13 درجه سانتیگراد اسیدهای موجود در روده است.

بنابراین، در یک تصویر واحد، تیم توانست به طور قطعی نشان دهد که زنبور عسل برای باکتری های روده خود غذا سنتز می کند.

دکتر اندرو کویین، سرپرست تیم تحقیق، با تصور گسترش این رویکرد به سایر باکتری ها، می گوید: این امکان وجود دارد که بسیاری از میکروارگانیسم های روده دیگر نیز از ترکیبات مشتق شده از میزبان تغذیه کنند. این نتایج همچنین می تواند توضیح دهد که چرا زنبورها چنین میکروبیوتای تخصصی و حفاظت شده روده دارند.

و این مکانیسم ها می توانند در آسیب پذیری زنبورها در برابر تغییرات آب و هوایی، آفت کش ها یا پاتوژن های جدید نقش داشته باشند: آسیب پذیری آن ها می تواند ناشی از اختلال در این هم افزایی متابولیک پیچیده بین زنبور و میکروبیوتای روده اش باشد. ما قبلاً می دانیم که قرار گرفتن در معرض علف کش گلیفوسیت زنبورها را نسبت به عوامل بیماری زا حساس تر می کند و فراوانی S. alvi را در روده کاهش می دهد.