Ученые вывели дрожжи, производящие питательные вещества для пчел

Новости МирТесен

Британские и датские ученые разработали пищевую добавку, которая может полностью заменить пыльцу в рационе пчел. Чтобы добиться этого, им удалось обучить дрожжи на выработку стеролов, необходимых для питания этих насекомых.

Пчелы играют ключевую роль в опылении растений, поскольку без них многие виды не смогут размножаться, что может привести к разрушению экосистем. Пыльца является основным источником питания для пчел и содержит липиды, в частности стеролы (стерины), которые необходимы для нормальной жизнедеятельности пчелиных организмов.

Из-за дефицита естественной пыльцы пчеловодам приходится использовать искусственные заменители. Эти добавки изготавливаются на основе белковой муки, сахаров и масел, однако в их состав не входят необходимые насекомым стерины. Несбалансированное питание негативно влияет на здоровье отдельных пчел и состояние пчелиных семей.

Ученые смогли модифицировать гены дрожжей Yarrowia lipolytica так, чтобы они стали синтезировать нужную насекомым смесь из шести стеринов. Эти дрожжи включили в состав кормов для пчелиных семей, находившихся в закрытых теплицах.

Пчелы, получавшие новую подкормку, показали увеличение количества личинок, достигших стадии куколки, в 15 раз по сравнению с семьями, питавшимися по стандартной схеме. При этом, эти семьи продолжали выращивать расплод на протяжении всего эксперимента, в то время как пчелы, получавшие диету с недостатком стеринов, прекратили воспроизводство через 90 дней. Результаты опубликованы в журнале Nature.

«Поскольку большинство пыльцевых стеринов, необходимых пчелам, не удается получить в промышленных масштабах, разработка эффективной замены пыльце ранее была невозможна», — заявила первый автор исследования профессор Джеральдин Райт ( Geraldine Wright) из Оксфордского университета (Великобритания).

Ранее не было установлено, какие конкретно стерины, содержащиеся в пыльце, играют ключевую роль в поддержании здоровья пчел. Биологи проанализировали состав тканей куколок и взрослых особей. Для этого им пришлось кропотливо вскрывать и отделять кишечник пчел-кормилиц. Они выявили шесть основных стеринов: 24-метиленхолестерол, кампестерол, изофукостерол, бета-ситостерол, холестерин и десмостерол.

Для изготовления указанных веществ ученые изменили геном дрожжей Yarrowia lipolytica с помощью технологии CRISPR-Cas9. Ученые остановили свой выбор на этих грибах, поскольку они отличаются высоким содержанием жиров, безопасны для употребления и пригодны для промышленного производства. Модифицированные дрожжи культивировались в биореакторах, после чего их высушили в порошок и предложили пчелам в качестве корма. Исследования по питанию продолжались в течение трех месяцев.

Анализ показал, что состав стеринов у личинок, получавших обогащенный корм, был идентичен составу, обнаруженному у пчел, питающихся натуральной пыльцой. Этот факт свидетельствует о том, что передается только наиболее значимые биологически активные вещества.

«Мы зависим от медоносных пчел для опыления примерно трети всех продуктов питания, производимых на планете, однако они подвержены воздействию множества факторов риска. Качественное питание укрепляет их здоровье, а более сбалансированные заменители пищи способны существенно улучшить их состояние. Наша разработка обладает значительным потенциалом для повышения выживаемости пчелиных семей и, как следствие, для укрепления устойчивости пчеловодства», — сказала Даниэль Дауни ( Danielle Downey), директор исследовательской некоммерческой организации Project Apis m.

Несмотря на обнадеживающие первоначальные данные, для оценки долгосрочного воздействия на здоровье пчел и эффективности опыления требуются крупные полевые исследования. Ожидается, что фермеры смогут использовать добавку уже в течение двух лет. Данную технологию также можно будет применять при разработке диетических добавок для других опылителей или насекомых, что откроет новые возможности для устойчивого сельского хозяйства.