Убийца пчел и ошибка энтомологов
Ученые выяснили, что долгое время заблуждались относительно важной детали биологии клещей варроа – знаменитых паразитов, которые губят медоносных пчел по всему миру.
В течение десятилетий считалось, что эти клещи пьют гемолимфу пчел, которая служит аналогом крови в организме насекомых. И только теперь новое исследование показало, что основным объектом питания варроа служит не гемолимфа, а жировое тело – орган насекомых, служащий для запасания питательных веществ и выполняющий ряд других функций. Открытие не только совершает переворот в знаниях о физиологии клещей варроа, но и дает шанс найти новые методы борьбы с этим опасным паразитом.
С 1960-х годов клещи варроа (Varroa destructor) стремительно распространились из Азии по всему миру. Сейчас их нет только на пасеках Австралии и острова Мэн. Подробнее об этом опасном паразите и попытках пчеловодов и ученых бороться с ним можно прочитать в отдельном очерке. Считается, что варроа вносит значительный вклад в так называемый «синдром распада пчелиных колоний», который в наши дни всё сильнее беспокоит пчеловодов. Обычно в качестве причин такого синдрома упоминают «три П»: паразиты (в первую очередь – варроа), пестициды и плохое питание. Ведущий автор нынешнего исследования Сэмюэль Рэмси (Samuel Ramsey) с кафедры энтомологии Университета Мэриленда говорит, что варроа делает пчелиную семью уязвимее к двум другим факторам.
Дело в том, что жировое тело насекомых по некоторым функциям можно сопоставить с печенью в организме позвоночных животных. Оно расщепляет опасные токсины, попавшие в организм, производит антиоксиданты и участвует в регуляции иммунной системы. Также жировое тело играет важную роль в процессе метаморфоза насекомого, регулируя время и активность работы разных гормонов. Разрушение жирового тела клещами варроа приводит к нарушению всех этих процессов.
Рэмси отмечает, что представление о том, будто варроа питается гемолимфой, возникло благодаря одной из первых статей по физиологии этого клеща, опубликованной в начале 1960-х годов. В дальнейшем питание варроа специально не изучалось, ученые сосредоточились лишь на поиске методов борьбы с клещом.
Хотя если бы они отнеслись к этому вопросу внимательнее, у них быстро возникли бы сомнения в правильности выводов той статьи. Например, экскременты клещей варроа очень сухие, чего странно ожидать от животных, питающихся жидкой гемолимфой. Да и питательная ценность гемолимфы не столь высока. Чтобы расти и размножаться такими темпами, как варроа, клещу было бы недостаточно гемолимфы одной пчелы. Наконец, ротовые органы варроа приспособлены к перевариванию мягких тканей жертвы специальными ферментами и последующему потреблению полученной кашицы, тогда как у клещей, питающихся гемолимфой, строение ротовых органов иное: они должны прокалывать мембрану и всасывать жидкость.
Фото: Stephen Ausmus, United States Department of Agriculture
Рэмси и его коллеги проследили, на каких участках тела взрослой пчелы предпочитают кормиться клещи. Если бы их источником питания была гемолимфа, клещам было бы все равно, где именно присосаться к пчеле. Когда клещ питается на пчелиной личинке, это действительно так. Но оказалось, что если клещ живет на взрослой пчеле, у него имеется отчетливое предпочтение – нижняя часть брюшка. «Более 90% клещей, которые мы обнаружили у взрослых пчел, питались там. Ткань жирового тела распространена по организму личинки, но, когда пчелы созревают, ткань перемещается к нижней части брюшка», – объясняет Рэмси.
Затем ученые под микроскопом изучили раны, оставленные на пчелах клещами. «Изображения дали нам превосходный обзор участков раны и того, что делали ротовые органы клещей. Мы могли видеть переваренные кусочки клеток жирового тела. Клещи создавали «крем-суп из медоносной пчелы»», – говорит Рэмси.
Чтобы еще больше подкрепить свои выводы, исследователи добавляли в корм пчел флуоресцентные красители: уранин – водорастворимый краситель, который светится желтым, и нильский красный – жирорастворимый краситель, который светится красным. Если бы клещи потребляли гемолимфу, в их брюшной полости вскоре после кормления можно было бы увидеть ярко-желтое свечение. Если же они питались жировым телом, ожидалось красное свечение. «Когда мы увидели кишку первого клеща, она была ярко-красной, как солнце. Это было доказательством того, что потребляется жирное тело», – рассказал Рэмси.
В заключительном эксперименте ученые попытались выкармливать клещей варроа не на живых пчелах, а искусственно. Им предлагали разные варианты рациона: как чистую пчелиную гемолимфу, так и смесь гемолимфы с тканью жирового тела в разных пропорциях. В итоге клещи, получавшие лишь гемолимфу, погибали от голода, тогда как те, кому доставалось жировое тело, успешно выживали и даже размножались.
Результаты опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Источник
Русская пчела против клеща-разрушителя
Современные медоносные пчелы страдают от многочисленных угроз, самая серьезная из которых – распространение паразитического клеща варроа деструктора (Varroa destructor). Латинское название, означающее «разрушитель», он получил из-за гибельного действия на пчелиные семьи.
Клещи варроа размножаются только в пчелиных ульях. У них плоское тело, размером 1,8 на 1 миллиметр. Самки оранжево-коричневые, самцы – белые. Зимуют только самки, находясь на взрослых пчелах. Завершив зимовку, они откладывают яйца в ячейки, где развиваются личинки пчел, предпочитая при этом личинок трутней.
Клещ варроа на пчеле (фотография под электронным микроскопом)
Клещи присасываются к взрослым пчелам и их личинкам, питаясь гемолимфой, что ослабляет насекомых. У взрослой пчелы клещ обычно располагается на спине, где насекомому труднее всего его достать. Но основной урон наносят личинки клещей, которые развиваются на куколках пчел. Пчела из такой куколки выходит меньшего размера, часто с дефектами в развитии крыльев, усиков и лапок. При сильном поражении клещами куколка погибает.
Клещи варроа на погибших куколках медоносной пчелы
Губительное воздействия клеща варроа на куколок пчел объясняется тем, что клещ заражает их вирусным заболеванием, вызывающим деформацию крыльев (deformed wing virus, DWV). Вирус был впервые выделен у медоносных пчел в Японии в начале 1980-х годов и в настоящее время распространен во всем мире, поражает он также дикие виды пчел и шмелей.
Травмированный клещами хитиновый покров пчел повышает вероятность проникновения и других инфекций. При массовом заражении улья клещом варроа (более 20 % популяции), погибает вся пчелиная семья.
Пчела с патологией развития крыльев
Первоначально клещи паразитировали на китайской восковой пчеле (Apis cerana), однако приблизительно с 1960-х годов они начали поражать и медоносных пчел (Apis mellifera), стремительно распространившись из Юго-Восточной Азии по всему миру. Сейчас эти клещи не встречаются только на пасеках Австралии и острова Мэн, да и то благодаря строгим карантинным мерам.
Исследователи под руководством энтомолога Захари Хуана (Zachary Huang) из Университета штата Мичиган в 2015 году установили, что клещи варроа могут изменять свой запах, имитируя запах, характерный для пчел конкретного вида. Это достигается при помощи изменения пропорций выделяемых клещом углеводородов. В результате клещи, жившие ранее в семьях китайской восковой пчелы, в случае необходимости приобретают запах медоносных пчел и наоборот. Причем для такого изменения им нужно всего лишь несколько дней. Такая быстрая адаптация, по словам ученых, позволила в свое время клешам перейти к паразитированию на медоносных пчелах, а теперь помогает им распространяться.
Различные растения-фитонциды и химические препараты дают лишь частичный эффект в борьбе с клещом варроа. Тем более, что клещи быстро вырабатывают устойчивость к ядам, поэтому пчеловодам рекомендуют ежегодно менять применяемый препарат. Также применяется термообработка пчелиных семей в специальных камерах или просто в бане при температуре от 46°C до 49°C в течение примерно 15 минут. Тут пчеловод должен проявлять особую осторожность, так как, если температура достигнет 50°C, погибнут не только клещи, но и пчелы.
С 1990-х годов Служба сельскохозяйственных исследований при Министерстве сельского хозяйства США ведет поиск пчел, устойчивых к клещу варроа. Основными претендентами на эту роль стали так называемые «русские пчелы», потомки пчелиных семей, завезенных в начале XX века из Приморского края.
Энтомологи предположили, что пчелы Приморского края из-за близкого соседства с исконным ареалом клеща варроа первыми из медоносных пчел столкнулись с этой угрозой (по расчетам ученых, это произошло около 1900 года) и смогли выработать механизмы противостояния клещу. Для экспериментов с 1997 по 2002 году из Приморского края в США были отправлены 323 пчелиные матки. После отбора в течение нескольких лет, 18 маток были признаны пригодными для дальнейшего использования. С тех пор порода русских пчел широко распространилась среди американских пчеловодов и пользуется устойчивым спросом.
Исследования показывают, что без дополнительного применения противоклещевых препаратов семьи русской породы также поражаются клещами, но численность паразитов растет в их ульях медленнее, чем у других пчел. В 2009 году к программе разведения пчел русской породы подключилась Дания.
Однако пчеловоды отмечают ряд недостатков русской породы. Пчелы из Приморского края привыкли вызывать в более суровых зимах, чем пчелы США и Европы. Поэтому во время зимовки они экономно расходуют корм. Это оборачивается тем, что весной русские пчелы в три раза медленнее других пород увеличивают численность колонии. Поэтому вылетать они начинают позже и не опыляют рано цветущие миндальные деревья, плантации которых в Калифорнии критически зависят от наличия пчел-опылителей. По количеству производимого меда русские пчелы уступают популярной итальянской породе.
Недавно Journal of Economic Entomology опубликовал новое исследование, в котором сравнивалась зараженность клещом варроа семей пчел русской породы и других. Его провели работники Центра исследования пчел имени Карла Хейдена (Carl Hayden Bee Research Center) министерства сельского хозяйства США. Если раньше оценивалось количество клещей в улье, то теперь подсчитывали, сколько рабочих пчел с клещами прилетает и вылетает из улья.
Сравнительная устойчивость русской пчелы к клещу варроа объясняется не особенностями ее физиологии, а поведенческими механизмами. Эти пчелы значительно большее внимание уделяют очистке ячеек с расплодом, удаляя личинок клещей. Поэтому размножения клеща варроа в улье снижается. Но, к сожалению, клещи могут проникать в улей на пчелах, возвращающихся со сбора нектара. Как выяснила научный руководитель Центра исследования пчел Глория Дегранди-Хоффман (Gloria DeGrandi-Hoffman) и ее коллеги, этот путь становится основным для заражения колоний русской породы.
Ситуация усугубляется тем, что в сильно зараженных ульях пчелиные семьи начинают разрушаться, и отдельные рабочие пчелы могут переходить в другие ульи, принося с собой клещей. К тому же здоровые сильные семьи пчел часто прибегают к разбою, захватывая мед из улья слабой семьи. Во время этих налетов они тоже могут заразиться клещом варроа. В обоих случаях чистоплотность пчел русской породы, предотвращающая размножение клещей на личинках и куколках, становится неэффективной.
Дегранди-Хоффман и ее коллеги обнаружили, что на участке, где в ульях с русскими и европейскими пчелами имелось сходное количество зараженных клещами рабочих особей, во всех ульях наблюдался одинаковый уровень заражения клещами. Там, где рабочие особи русской пчелы были заражены в меньшей степени, ниже был и уровень заражения в их ульях. Поэтому использование русской породы может быть полезным в тех районах, где клещи хорошо контролируются, или же на пасеках, где нет пчел других пород.
Источник
Клещей не вытащить. На лице человека живут тысячи эктопаразитов
МОСКВА, 27 авг — РИА Новости, Альфия Еникеева. Они ползают, едят, спят и даже занимаются сексом — и все это прямо на вашем лице. Тысячи невидимых глазу клещей, которых можно рассмотреть только в очень мощный микроскоп, населяют кожу каждого взрослого обитателя планеты. Насколько они безвредны и что могут рассказать о ранней истории человечества — в материале РИА Новости.
Экосистема на лице
Дальнейшие работы только подтвердили эти данные. Клещей обнаружили на лице у трети детей, половины подростков и у всех обследованных взрослых. При этом большинство зараженных никакими кожными заболеваниями не страдали и не имели характерных симптомов вроде покраснения или зуда. Дерматологов это заставило пересмотреть общепринятые взгляды на причины развития розацеа — предполагалось, что заболевание вызывают клещи вида Demodex.
Ближайшие родственники пауков и скорпионов
В 2013 году удалось записать на видео, как самка Demodex folliculorum делает кладку на краю кожной поры, в которой она живет. Исследователи предполагают, что в кладке максимум одно-два яйца, так как визуально их размер соответствует трети тела взрослой особи.
Demodex folliculorum селятся в порах и волосяных сумках, а более мелкие Demodex brevis — в сальных железах. Обоих находят в основном на лице, около носа, ресниц и бровей, а самыми густонаселенными считаются щеки. По некоторым оценкам, на один квадратный сантиметр кожи лица в среднем приходится одна-две взрослых особи, а у больных розацеа — 10-20. Именно поэтому крошечных членистоногих долгое время считали основной причиной этого заболевания. Сейчас предполагается, что болезнь вызывают другие факторы, клещам же просто комфортно жить в среде, возникающей на коже больных.
Ночные животные
Клещи стараются избегать света и ведут в основном ночной образ жизни, выбираясь на поверхность кожи, когда человек спит. Передвигаются со скоростью восемь-шестнадцать сантиметров в час. В течение своей непродолжительной жизни ни разу не испражняются, так как у них нет анального отверстия. После гибели их тела остаются на поверхности кожи, а содержимое желудков разносится по всему лицу.
Часть исследователей утверждает, что микроскопические клещи тесно связаны с иммунной системой, защищающей людей от инфекций. Резкий рост их популяции может свидетельствовать о проблемах с иммунитетом — у носителей ВИЧ и больных раком фиксируется рекордная численность этих существ.
Главный спутник человека
Членистоногие Demodex впервые заселили лицо человека примерно 20 тысяч лет назад — на это указывает анализ их митохондриальной ДНК. Американские ученые, исследовавшие образцы с кожи 70 человек из разных стран мира, обнаружили различия в популяциях клещей у представителей различных регионов. Выявленные расхождения согласуются с принятой сегодня гипотезой об африканском происхождении человека, а с другой стороны — демонстрируют и устойчивость популяций: человек практически всю жизнь проводит со «своими» клещами и во взрослом возрасте не может подхватить чужаков.
Источник