Humla bin i labbkolonin. Leif Richardson, CC BY-NC-ND

Sök efter information om "självmedicinering" och du kommer sannolikt att hitta beskrivningar av de otaliga sätten att vi människor använder droger för att lösa problem. Faktum är att konsumtionen av biologiskt aktiva molekyler - varav många kommer från växter - att förändra våra kroppar och sinne verkar vara ett kvintessiellt mänskligt drag.

Men växter har en framträdande roll i djuren hos många djur. En växande mängd forskning föreslår att vissa djur kan få medicinsk nytta av växtkemi, och kanske även leta efter dessa kemikalier när de är sjuka. Chimpanser äter vissa löv som har parasitdödande egenskaper. Gravida elefanter har observerats äter växtmaterial från träd som människor använder för att inducera arbete. Du har kanske sett att din husdjurshund eller katt äter gräs - vilket ger dem ingen näring - i det som tros vara en ansträngning för att självbedriva illamående genom att utlösa kräkningar.

I min forskning har jag tittat på hur humla bin påverkas av dessa typer av biologiskt aktiva föreningar. Med kollegor har jag funnit att vissa växtkemikalier som naturligt förekommer i nektar och pollen kan gynna bin som är infekterade med patogener. Bin kan till och med ändra sitt foderhanteringsbeteende när det smittas för att maximera samlingen av dessa kemikalier. Kan naturligt förekommande växtkemikalier i blommor vara en del av en lösning på de oroande nedgångarna hos vilda och hanterade bin?

Varför Växter göra dessa kemikalier?

Ovanpå föreningarna växter gör att utföra "primära" uppgifter fotosyntes, tillväxt och reproduktion, växter syntetiserar också så kallade sekundära metabolit föreningar. Dessa molekyler har många syften, men främst bland dem är försvar. Dessa kemikalier gör löv och andra vävnader obehagliga eller giftiga för växtätare som annars skulle chomp bort.

Många studier av koevolution centrum på växt-herbivore interaktioner medierade av växt kemi. En "vapen race" mellan växter och växtätare har spelat ut över långa vågar, med växtätare som anpassar sig för att tolerera och till och med specialisera sig i giftiga växter, medan växter verkar ha utvecklats nya toxiner för att hålla sig för sina konsumenter.

För monarklarver är mossmjölk både köksskåp och medicinskåp. Leif Richardson, CC BY-NC-ND

Herbivorer kan uppleva fördelar, kostnader eller en kombination av båda när de konsumerar växt sekundära metaboliter. Till exempel är monarkfjärils larver specialiserade växtätare av mjölkväxter, som innehåller giftiga steroider som kallas cardenolides. Medan monarker koncentreras selektivt cardenolider i sina egna kroppar som försvar mot rovdjur som fåglar kan de också drabbas av en långsammare tillväxthastighet och ökad risk för dödlighet som en följd av exponering för dessa toxiska föreningar.

Intressant är sekundära metaboliter inte bara i blad. De är också närvarande i vävnader vars uppenbara funktion är att attrahera snarare än att repellera - inklusive frukter och blommor. Det har till exempel länge varit känt att blommiga nektar vanligen innehåller sekundära metaboliter, inklusive icke-protein aminosyror, alkaloider, fenoler, glykosider och terpenoider. Men lite är känt om hur eller om dessa kemikalier påverkar pollinatorer som bin.

Kan sekundära metaboliter påverka växternas interaktioner med pollinatorer, precis som de påverkar interaktioner med växtätande konsumenter av bladvävnad? På samma sätt som andra växtätare, kan bin också dra nytta av att konsumera dessa växtföreningar? Kan sekundär metabolitkonsumtion hjälpa bin att hantera parasiterna och patogenerna som är inblandade i minskningar av vilda och hanterade bin?

Växtföreningar Minskar parasiter i bin

Med kollegor i laboratorierna av Rebecca Irwin vid Dartmouth College och Lynn Adler vid University of Massachusetts, Amherst, undersökte jag dessa frågor i en ny studie. Vi fann att en strukturellt mångfald av växt sekundära metabolitföreningar som finns i blommiga nektar kan minska parasitbelastningen i humla bin.

I ett labb inställning, infekterade vi Bombus Impatiens (Bombus impatiens) med en protozoan gut parasit, Crithidia bombi, vilket är känt för att minska bumble bee longevity och reproduktiv framgång. Därefter matade vi biet dagligen antingen en kontrollsackaros-bara nektardiet eller en som innehåller en av åtta sekundära metabolitföreningar som naturligt förekommer i nektar av växter som besöks av humle bin i det vilda.

Efter en vecka räknade vi parasitceller i bietar. Sammantaget minskade en diet innehållande sekundära metaboliter starkt en bi sjukdomsbelastning. Halva föreningarna hade en statistiskt signifikant effekt på egen hand. Föreningen med den starkaste effekten var tobak alkaloidanabasin, vilket reducerade parasitbelastningen med mer än 80%; Andra föreningar som skyddade bin från parasiter inkluderade en annan tobak alkaloid, nikotin, terpenoidtymolen, som finns i nektar av basswoodträd och katalpol, en iridoidglykosid som finns i nektar av sköldpadda, en våtmarksanläggning i östra Nordamerika.

Vi förväntade oss att bin också kan medföra kostnader när de förbrukar dessa föreningar. Men vi fann att ingen av kemikalierna hade en effekt på bivivslängden. Anabasine, föreningen med den starkaste antiparasitfördelen, påförde en reproduktiv kostnad, vilket ökar antalet dagar som är nödvändiga för bin att mogna och lägga ägg. Trots denna fördröjning var det emellertid inga skillnader i ultimativ reproduktiv effekt i vårt experiment.

Denna forskning visar tydligt att vilda bin kan vara till nytta när de konsumerar de sekundära metaboliterna som är naturligt närvarande i blommiga nektar. Och binens livstidsexponering för dessa föreningar är sannolikt ännu större, eftersom de också konsumerar dem i pollen och som larva.

I annan forskning har vi upptäckt att några av föreningarna med anti-parasitfunktion är eftertraktade av bin när de har parasiter, men inte när de är friska. Åtminstone i vissa sammanhang - inklusive ett fältförsök med vilda bin som naturligt smittats med Crithidia bombi - humla bin gör födande val som svar på parasitstatus, liknar andra djur som självmediciner.

Ett recept för slitna bietpopulationer?

Så vad sägs om praktiska tillämpningar: Kan denna forskning utnyttjas för att hjälpa till med minskande bibefolkningar? Vi vet inte ännu. Våra resultat tyder dock på några intressanta frågor om landskapsförvaltning, trädgårdsodling och lantbrukspraxis.

I framtida arbete planerar vi att undersöka om plantering av speciella växter runt apiarier och gårdar skulle resultera i friskare bibefolkningar. Är inhemska växter viktiga källor till läkemedel för bin med vilka de delar långa evolutionära historier? Kan gårdar som är beroende av vildbi-pollinatorer för leverans av "ekosystemtjänsten" av pollinering bättre klarar av att stödja biethälsa?

Leverans av nektar och pollen sekundära metaboliter till sjuka bin är troligen inte det enda verktyget som är nödvändigt för att främja långsiktigt hållbarhet hos dessa ekologiskt och ekonomiskt viktiga djur. Men det verkar som att detta kan vara åtminstone en del av lösningen. Jordbruket kan komma i full cirkel och erkänna att för att kunna dra nytta av en ekosystemtjänst som levereras av vilda djur måste vi överväga deras livsmiljökrav.

Den här artikeln publicerades ursprungligen den Avlyssningen.
Läs ursprungliga artikeln.

Om författaren

Leif Richardson är en USDA National Institute of Food and Agriculture Postdoc University of Vermont. Han arbetar med multispecies interaktioner centrerade på växter och deras pollinatorer, särskilt bin. Han studerar hur vilda bi pollinatorer av kommersiell blåbär påverkas av växtkemi och hur växternas interaktioner med mykorrhizala svampar påverkar bihälsan. Ett annat forskningsintresse använder museumsmaterialdata för att studera mönster av nedgång i nordamerikanska och europeiska humlebi. Besök hans hemsida: www.leifrichardson.org/

Bok medförfattad av Leif Richardson:

{amazonWS: searchindex = Böcker; sökord = 0691152225; maxresultat = 1}