Η Επίδραση των Περιβαλλοντικών Παράγοντων στην Μικροβιακή Υγεία της Μέλισσας

Οι γνώσεις μας για τα βακτήρια που βρίσκονται στα έντερα των μελισσών και στην κυψέλη τους έχουν αυξηθεί σημαντικά , καταδεικνύοντας τη σημασία αυτών των μικροοργανισμών για την υγεία τους. Ωστόσο, δεν κατανοούμε πλήρως πώς το γενικότερο οικοσύστημα επηρεάζει τις μικροβιακές κοινότητες μέσα στην αποικία. Αποδεικνύεται ότι η μικροβιακή σύνθεση μέσα στην κυψέλη διαμορφώνεται από τα περιβαλλοντικά μικρόβια, όπως αυτά που βρίσκονται στο έδαφος, τα λουλούδια και το νερό. Η μικροβιακή κοινότητα μέσα σε κάθε κυψέλη είναι δυναμική λόγω της συνεχούς έκθεσης των κυψελών σε αυτά. Είναι ένα ζωντανό σύστημα που επηρεάζεται συνεχώς από τα γύρω ανθοφόρα φυτά, τα στοιχεία του τοπίου και τις πρακτικές διαχείρισης των αποικιών.

Η κυψέλη αντικατοπτρίζει το τοπικό περιβάλλον της .Η μικροβιακή υπογραφή της αναπτύσσεται με τα μικρόβια που οι μέλισσες φέρνουν πίσω στην κυψέλη μέσω του νέκταρ και της γύρης και αυτά επηρεάζονται σημαντικά από τα διάφορα είδη των λουλουδιών που επισκέπτονται. Διαφορετικά λουλούδια φιλοξενούν διάφορετικα είδη μικροβίων.Αυτοί οι μικροοργανισμοί  ενσωματώνονται στο μικροβιακό οικοσύστημα της κυψέλης, επηρεάζοντας την υγεία των μελισσών, προωθώντας την αντοχή στις ασθένειες και ενισχύοντας την παραγωγικότητα της αποικίας στο σύνολό της. Η μικροβιακή υπογραφή ποικίλλει σε διάφορες τοποθεσίες . Τα μικρόβια που βρίσκονται στο βουνό είναι διαφορετικά είδη από αυτά που υπάρχουν δίπλα στην θάλασσα.

Οι μέλισσες έρχονται σε επαφή με τα μικρόβια με διάφορους τρόπους. Αποκτούν βακτήρια και ζύμες από τα λουλούδια κατά την αναζήτηση τροφής, τα οποία στη συνέχεια διεισδύουν στο σώμα τους και στις προμήθειες τροφίμων της κυψέλης. Μια μεγάλη ποικιλία πλεονεκτικών και περιστασιακά επικίνδυνων μικροοργανισμών μεταφέρεται από το νέκταρ και τη γύρη, τα οποία λειτουργούν ως μικροβιακές πύλες. Οι μέλισσες συναντούν επίσης μικροοργανισμούς από σωματίδια εδάφους, πηγές νερού, ακόμη και από τον αέρα κατά την αναζήτηση τροφής. Διαδίδουν αυτούς τους μικροοργανισμούς στις κηρήθρες, στις αποθήκες τροφίμων και σε όλες τις επιφάνειες .

Οι μέλισσες κάνουν περισσότερα από το να μεταφέρουν απλώς το νέκταρ πίσω στην κυψέλη αφού το συλλέξουν. Ξεκινούν μια διαδικασία ζύμωσης που μετατρέπει το νέκταρ σε μέλι χρησιμοποιώντας μια ποικιλία βακτηρίων και ζυμών. Αυτή η ζύμωση  βοηθά στη διατήρησή του. Η διαδικασία της τροφάλλαξης μεταφέρει οχι μονο το νέκταρ απο μέλισσα σε μέλισσα , αλλά και τα βακτήρια και άλλα πιθανά μικρόβια που αυτές φιλοξενούν στον προλοβο τους. Μια άλλη πλούσια μικροβιακά πηγή τροφής που είναι ζωτικής σημασίας για τη διατροφή και τη θρέψη των αναπτυσσόμενων προνυμφών είναι το ψωμί της μέλισσας, το οποίο είναι ζυμωμένη γύρη που φυλάσσεται μέσα στην κυψέλη. Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι ένας μεγάλος αριθμός μικροβίων που υπάρχουν στο ψωμί της μέλισσας και στα στομάχια μελιού των μελισσών βρίσκονται επίσης στο νέκταρ που συλλέγουν, υποδεικνύοντας ότι οι επικονιαστές, τα φυτά και τα μέλη της κυψέλης μοιράζονται συχνά μικρόβια.

Η κοινωνική συμπεριφορά των μελισσών καλλιεργεί στενές μικροβιακές σχέσεις. Τα μικρόβια μεταδίδονται μέσω της επαφής, της κοινής χρήσης τροφής και της κοινής χρήσης πόρων. Ο βασιλικός πολτός, μια μοναδική αδενική έκκριση που παράγεται από τις νεαρές εργάτριες μέλισσες, είναι πυκνός σε θρεπτικά συστατικά και περιέχει αντιμικροβιακές ουσίες που υποστηρίζουν την υγεία των αναπτυσσόμενων προνυμφών αφου λειτουργεί ως εμβόλιο, αλλά και τις ίδιας της βασίλισσας αφου τρέφεται με αυτόν καθημερινά από τις παραμάνες μέλισσες. 

Οι βασίλισσες «εμβολιάζουν» τις προνύμφες τους κατά ορισμένων ασθενειών από τη φύση τους. Προκειμένου να προετοιμάσει τις προνύμφες για την αντιμετώπιση των λοιμώξεων, η βασίλισσα μεταφέρει πρωτεΐνες που ενισχύουν το ανοσοποιητικό σύστημα στα αναπτυσσόμενα αυγά της. Η βάση αυτού του φυσικού εμβολιασμού είναι μια πρωτεΐνη γνωστή ως βιτελλογενίνη, η οποία μεταφέρει ανοσολογικούς παράγοντες  όπως τμήματα βακτηρίων  από το σώμα της βασίλισσας στα αναπτυσσόμενα αυγά. Παθογόνα ή ουσίες που διεγείρουν το ανοσοποιητικό σύστημα καταναλώνονται από τη βασίλισσα. Αυτά στη συνέχεια μεταφέρονται στα αναπτυσσόμενα αυγά αφού συνδεθούν με τη βιτελλογενίνη στο λιπώδες σώμα της. Οι προνύμφες έχουν κάποια ανοσία έναντι ορισμένων ασθενειών επειδή είναι ήδη έτοιμες να αναγνωρίσουν και να αντιδράσουν σε αυτά τα παθογόνα όταν εκκολάπτονται. Ως ένας φυσικός μηχανισμός μέσα στην αποικία των μελισσών, αυτή η διαδικασία είναι ένας τύπος ανοσολογικής προετοιμασίας

    

Πέρα από τα προϊόντα της κυψέλης, οι ίδιες οι μέλισσες αποτελούν μέρος του μικροβιακού οικοσυστήματος της φωλιάς. Περιέχουν μια ποικιλία μικροβιακών κοινοτήτων που είναι ζωτικής σημασίας για την προστασία, την ανοσία και την πέψη. Το μικροβίωμα του εντέρου είναι το πιο καλά χαρακτηρισμένο από αυτά, όπου μια βασική ομάδα βακτηριακών ειδών έχει συν-εξελιχθεί με τους ξενιστές τους για εκατομμύρια χρόνια. Πολυάριθμα είδη βοηθούν στην αποικοδόμηση φυτικών πολυσακχαριτών, στην αποτοξίνωση τοξικών δευτερογενών μεταβολιτών από τους ανθικούς πόρους και στη διατήρηση των ανοσολογικών αμυντικών οδών, οι οποίες προσφέρουν κρίσιμη άμυνα κατά των λοιμώξεων. Οι μέλισσες έχουν μικροβιακές κοινότητες στον εξωσκελετό τους, οι οποίες αποτελούν το μικροβίωμα της επιδερμίδας, εκτός από το έντερό τους. Με πολλά μικρόβια να παράγουν αντιμικροβιακές ενώσεις που βοηθούν στην πρόληψη του αποικισμού από παθογόνα, αυτό το εξωτερικό μικροβιακό στρώμα λειτουργεί ως μια επιπλέον γραμμή άμυνας.

Προκειμένου να αποτραπεί ασθένεια της βασίλισσας και των αναπτυσσόμενων προνυμφών, αυτή η κοινωνική ανοσία είναι ζωτικής σημασίας. Η ίδια η κυψέλη λειτουργεί παρόμοια με ένα μικρό, περίπλοκο οικοσύστημα που συχνά αναφέρεται ως "υπεροργανισμός". Διατηρεί το pH, την υγρασία, τη θερμοκρασία και άλλες περιβαλλοντικές παραμέτρους σε λεπτή ισορροπία. 

Τα μικρόβια καθώς και οι μικροοργανισμοί που αυτή φιλοξενεί ειναι ζωτικής σημασίας καθώς ευεργετικά μικρόβια ανταγωνίζονται και κρατούν σε ισορροπία εισροές παθογόνων. 

Το περιβάλλον της κυψέλης φιλοξενεί μια πλούσια και ποικίλη κοινότητα μικροβίων, συμπεριλαμβανομένων ευεργετικών βακτηρίων και  παροδικών παθογόνων, τα οποία αλληλεπιδρούν όλα μέσα σε αυτόν τον μικροσκοπικό κόσμο, ενώ τα βακτήρια που βρίσκονται στα έντερα των ενήλικων μελισσών έχουν συγκριτικά περιορισμένη ποικιλομορφία. Σύμφωνα με πρόσφατη έρευνα, υπάρχουν περίπου δεκατρία κύρια βακτηριακά στελέχη που συνυπάρχουν εκεί και συνεργάζονται για να προστατεύσουν τις μέλισσες απο παθογόνα.

Οι μέλισσες διαδίδουν ενεργά βακτήρια αγγίζοντας διαφορετικές κοντινές επιφάνειες, γλείφοντας τις επιφάνειες των κυψελών τους και εφαρμόζοντας πρόπολη, ένα ρητινώδες υλικό που συλλέγουν από τα φυτά. Οι αντιμικροβιακές ιδιότητες της ίδιας της πρόπολης βοηθούν στην καταστολή των παθογόνων μικροοργανισμών και στην προώθηση ωφέλιμων μικροοργανισμών. Το γεγονός ότι τα μικρόβια εισέρχονται συνέχεια στην κυψέλη και στο πεπτικό σύστημα των μελισσών, υπογραμμίζει πόσο πολύ το περιβάλλον επηρεάζει τη μικροβιακή τους ζωή.

Μέσω μιας ποικιλίας μεθόδων, οι μελισσοκόμοι μπορεί να αλλάξουν ακούσια τις μικροβιακές κοινότητες μέσα στις κυψέλες τους. Αυτές περιλαμβάνουν τη χρήση ζιζανιοκτόνων γύρω από τις κυψέλες, την χρήση αντιβιοτικών, και τη διαχείριση των συνθηκών της κυψέλης που επηρεάζουν τη συνολική υγεία των μελισσών, όπως η απόξεση της πρόπολης που συσσωρεύουν οι μέλισσες. Το μικροβίωμα της μέλισσας και το μικροβίωμα της κυψέλης συνολικά , επηρεάζονται από τις θεραπείες για τα ακάρεα βαρρόα με τις συχνές εφαρμογές ακαρεοκτόνων. Παρέχοντας υποκατάστατα γύρης ή τροφοδοτώντας με σιρόπι ζάχαρης , οι μελισσοκόμοι επηρεάζουν τις μικροβιακές κοινότητες και αλλάζουν τη σύνθεση του μικροβιώματος του εντέρου της μέλισσας. Η ικανότητα των μελισσών να χωνεύουν την τροφή, να λαμβάνουν θρεπτικά συστατικά και να αποτρέπουν τις ασθένειες μπορεί να επηρεαστεί από αλλαγές στο μικροβίωμά τους. Καθώς το ανοσοποιητικό σύστημα των μελισσών και η γενική υγεία της αποικίας εξαρτώνται από ένα υγιές μικροβίωμα.

Ευαγγελία Μαυρίδου

Δεν επιτρέπεται η αναδημοσίευση του άρθρου (reblogging κτλ), η αναπαραγωγή του (ολική/μερική) χωρίς την άδεια του συντάκτη.Επιτρέπεται η κοινοποίηση του συνδέσμου/link στα μέσα κοινωνικής δικτύωσης.

Βιβλιογραφικές αναφορές

- Anderson, K. E., Sheehan, T. H., Mott, B. M., Maes, P., Snyder, L., Schwan, M. R., et al. (2013). Μικροβιακή οικολογία της κυψέλης και του τοπίου επικονίασης: βακτηριακοί συνεργάτες από το νέκταρ των λουλουδιών, την πεπτική οδό και την αποθηκευμένη τροφή των μελισσών (Apis mellifera). *PLoS ONE*

- Becher, P. G., Mützel, S., Schöning, C., & Vogel, C. (2018). Μικροβιακή ποικιλομορφία των αποικιών των μελισσών και το περιβάλλον τους. *Environmental Microbiolοgy*

- Corby-Harris, V., Maes, P., Anderson, K. E., & Mott, B. (2014a). Μικροβιακή οικολογία της κυψέλης και του τοπίου επικονίασης: βακτηριακοί παράγοντες από το νέκταρ των λουλουδιών, την πεπτική οδό και την αποθηκευμένη τροφή των μελισσών. *PLoS ONE*

- Corby-Harris, V., Maes, P., Anderson, K. E., & Mott, B. (2014b). Βασικό μικροβίωμα του εντέρου της μέλισσας (Apis mellifera). *Εφαρμοσμένη και Περιβαλλοντική Μικροβιολογία*

- Gilliam, M. (1997). Αναγνώριση και ρόλοι μη παθογόνου μικροχλωρίδας που σχετίζεται με τις μέλισσες. *FEMS Microbiology Letters*

- Rothman, J., Anderson, K. E., & Mott, B. (2018). Δυναμική του μικροβιώματος σε αποικίες μελισσών. *Current Opinion in Insect Science*

- Seeley, T. D. (1989). Η επαναληψιμότητα των φαινοτύπων των αποικιών μελισσών. *Behavioral Ecology and Sociobiology*

- Vannette, R. L. (2020). Το ανθικό μικροβίωμα: φυτικές, επικονιαστικές και μικροβιακές προοπτικές. *Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics*

- Winston, M. L. (1987). *Η Βιολογία της Μέλισσας*. Harvard University Press.