От детоксикации пестицидов до увеличения продолжительности жизни — преимущества сладкого продукта выходят далеко за рамки простого питания трудолюбивых насекомых
Автор: Берли Маккой
Нет ничего удивительного в том, что пчелы знают толк в меде. Они не только производят его, но и являются потребителями, причем весьма искушенными. Предложите, например, больной пчеле разные сорта меда, и она выберет тот, который лучше всего подходит для борьбы с инфекцией.
С другой стороны, людям предстоит многое узнать насчёт питательных свойств меда. Еще несколько десятилетий назад в большинстве списков «функциональных продуктов» — тех, которые приносят пользу здоровью помимо основного питания, — мед не упоминался, вспоминает энтомолог Мэй Беренбаум. «Даже пчеловоды — и уж точно ученые-пчеловоды — считали его не более чем сахарной водой».
С тех пор было проведено большое количество исследований, которые показали, что мед полон растительных химических веществ, влияющих на здоровье пчел. Компоненты меда могут помочь пчелам жить дольше, повысить их устойчивость к суровым условиям, таким как сильный холод, и усилить способность бороться с инфекциями и заживлять раны. Полученные результаты намекают на способы помочь пчелам, которые в последние годы сильно пострадали от паразитов, воздействия пестицидов и потери среды обитания.
«Это просто удивительное вещество, и я думаю, что люди, возможно, еще не до конца оценили его» — отмечает Мэй.
Погружение в улей
Его вкусно есть на тосте или подмешивать в чай, но мед — это нечто большее, чем просто подсластитель. Конечно, вязкая жидкость в основном состоит из сахара, который члены улья используют для пропитания, но в ней также содержатся ферменты, витамины, минералы и органические молекулы, которые придают каждому меду уникальность и обеспечивают пчелам множество полезных свойств.
Мед могут производить самые разные насекомые — шмели, пчелы без жала, даже медоносные осы, но только медоносные пчелы (вид Apis) производят его в достаточном количестве, чтобы заполнить полки продуктовых магазинов. Эта способность появилась не в одночасье, она формировалась миллионы лет.
Пчелы отделились от ос около 120 миллионов лет назад, во время бурного развития и распространения цветковых растений. Это цветочное разнообразие, а также изменение поведения пчел, которые стали кормить личинок пыльцой, а не насекомыми, послужило толчком к эволюции примерно 20 000 видов пчел, известных сегодня.
Чтобы стать искусными производителями меда, потребовалось еще несколько поведенческих и химических ухищрений. Пчелы стали добавлять в пыльцу немного нектара, что позволило превратить его в более транспортабельные соединения. У них также появились железы для выделения воска, что позволило хранить отдельно жидкий нектар и твердую пыльцу.
«Воск позволяет создавать очень гибкий строительный материал» — говорит Кристина Грозингер, энтомолог из Университета штата Пенсильвания, изучающая механизмы, лежащие в основе социального поведения и здоровья пчел. Формируя соты, пчелы скрепляют воск в шестиугольники, что оказывается наиболее эффективной формой для хранения чего-либо, поскольку шестиугольники плотно прилегают друг к другу.
Создание множества маленьких, одинаковых ячеек имеет еще одно преимущество: большая площадь поверхности означает, что вода испаряется быстрее, а меньшее количество воды означает меньший рост микроорганизмов.
Процесс получения меда, которым заполняются ячейки, начинается сразу же после того, как кормящая пчела поглощает нектар. Хотя может показаться, что она его ест, сладкая закуска не попадает в ее желудок, по крайней мере, в традиционном смысле. Она хранит его в своем медовом желудке, где он смешивается с различными ферментами.
Одним из первых ферментов, который приступает к работе, является инвертаза, расщепляющая молекулы сахарозы в нектаре, образуя простые сахара — глюкозу и фруктозу (как ни странно, исследования показывают, что у пчел нет генов для производства фермента, расщепляющего сахарозу — вероятно, его производит микроб, живущий в кишечниках пчел). Вернувшись в улей, медоносная пчела срыгивает полезный груз первой из конвейера пчел. Последующий переход изо рта в рот снижает содержание воды и вводит больше ферментов — процессы, которые продолжают расщепление нектара и останавливают рост микробов.
Затем пчелы помещают смесь в ячейку улья, после чего испаряют еще больше воды, размахивая крыльями. За дело берется другой фермент — глюкозооксидаза, который превращает часть глюкозы в глюконовую кислоту, помогающую сохранить мед. Химическая реакция также понижает рН — повышает кислотность — и производит перекись водорода, которая препятствует росту микробов, но может стать токсичной при высоких уровнях. Еще больше ферментов, вероятно, принесенных с пыльцой и дрожжами, расщепляют часть перекиси, поддерживая ее уровень.
Наконец, ячейка готова к закупорке воском. Пчелы-кормилицы скормят переработанный мед другим членам улья, а остатки будут храниться на случай холодных или дождливых дней.
Сладкое лекарство
Интерес к мёду впервые расцвел в середине 1990-х годов. Бернбаум знала, что в нектаре содержится множество растительных веществ, называемых фитохимическими: соединения, отпугивающие вредителей и помогающие росту и метаболизму растений. У нее было предположение, что эти фитохимические вещества попадают в мед, когда пчелы превращают в него нектар. А если это так, то она хотела знать, чем они могут быть полезны для пчел.
Поэтому Беренбаум начала исследовать разнообразие химических веществ в меде. В 1998 году ее команда обнаружила, что в разных сортах меда содержится разное количество антиоксидантов в зависимости от цветочного происхождения меда. «Это меня заинтересовало» — говорит она. Позже ее группа обнаружила, что пчелы, которых кормили сахарной водой, смешанной с двумя фитохимическими веществами меда — p-кумаровой кислотой и мощным антиоксидантом кверцетином — переносили пестициды лучше, чем те, которые получали только сахарную воду. Кроме того, пчелы, получавшие воду с фитохимическими веществами, жили дольше, чем пчелы, её не получавшие, сообщили она и ее коллеги в 2017 году в материале журнала Insects.
Другие исследования выявили действие дополнительных фитохимических веществ в меде. Абсцизовая кислота повышает иммунный ответ пчел, улучшает время заживления ран и переносимость низких температур. Другие фитохимические вещества ослабляют воздействие паразитов, являющихся одной из основных причин сокращения численности медоносных пчел: например, кормление пчёл сиропом с зараженным грибком, содержащим тимол, фитохимическое вещество из растения тимьян, сократила количество грибковых спор более чем наполовину. Было даже показано, что фитохимические вещества подавляют бактерии, вызывающие европейскую и американскую плодожорку, последняя из которых настолько разрушительна и заразна, что для предотвращения ее распространения рекомендуется сжигать целые ульи.
Некоторые фитохимические вещества, похоже, делают свое дело, повышая активность генов, связанных с детоксикацией и иммунитетом. Например, когда пчел кормят фитохимическими веществами из нектара, такими как анабазин, ген, отвечающий за производство антимикробных белков, увеличивает их производство, отмечала группа исследователей в 2017 году в журнале Journal of Economic Entomology.
А фитохимические вещества могут обеспечивать здоровье насекомых, поддерживая микробные сообщества, которые живут в пчелах и на них: их микробиомы. Кофеин, галловая кислота, p-кумаровая кислота и каемпферол улучшают разнообразие и количество микробов в кишечнике медоносных пчел, сообщили исследователи в прошлом году в Journal of Applied Microbiology. Здоровый микробиом кишечника медоносных пчел был связан с более низкой интенсивностью многочисленных паразитарных инфекций.
Медоносные пчелы даже выбирают оздоровительный сорт меда, когда болеют. Энтомолог Сильвио Эрлер и его команда предложили зараженным паразитами пчелам четыре сорта меда. «Мы просто предоставили им выбор» — говорит Эрлер, работающий сейчас в Институте Юлиуса Кюна в Германии. Больные пчелы предпочли подсолнечный мед, который также оказался лучшим лекарством от инфекции и обладал самой высокой антибиотической активностью.
Исследования показывают, что пчелы выбирают лучший мед для лечения своих болезней. Энтомолог Сильвио Эрлер и его коллеги заразили пчел спорами паразита, вызывающего болезнь Нозема, а затем использовали ольфактометр, чтобы дать насекомым возможность выбрать разные сорта меда. Чем хуже была инфекция, тем чаще пчелы выбирали подсолнечный мед, и через шесть дней у этих пчел было гораздо меньше спор Нозема, чем у других.
Несмотря на укрепление иммунитета и другие полезные свойства меда, пчелы все еще в беде. Американские пчеловоды потеряли 45% своих колоний в период с апреля 2020 по апрель 2021 года, что является вторым худшим годом с момента начала исследования, проводимого некоммерческой организацией Bee Informed Partnership с 2006 года. Хотя пчеловоды часто оставляют немного меда в улье, наличие разнообразного меда, похоже, имеет значение: исследования показывают, что разный мед, полученный от пчел, кормящихся цветами черной саранчи, подсолнечника или смесью цветов, защищает от различных видов бактерий.
Эрлер сравнивает это разнообразие с аптекой. «Мы приходим в аптеку … и говорим, что нам нужно определённое лекарство от головной боли, другое — от боли в желудке. А в аптеке у нас есть все это вместе».
Но пчелы могут наращивать свою медовую «аптеку» только в том случае, если имеются нужные цветы — не только в моменте, но и в течение всего вегетационного периода, говорит Беренбаум, которая является соавтором обзора влияния меда на здоровье пчел в 2021 году в Ежегодном обзоре энтомологии. Этого биоразнообразия не хватает на больших полях сельскохозяйственных культур, куда пчел отправляют каждый год для опыления основных продуктов питания, таких как миндаль, яблоки, тыквы и груши.
Улучшение цветочного разнообразия действительно способствует оздоровлению пчел, говорит Арати Сешадри, энтомолог из Лаборатории здоровья медоносных пчел Министерства сельского хозяйства США в Дэвисе, штат Калифорния. А Министерство сельского хозяйства США стимулирует землевладельцев превращать участки пахотных земель в зоны дикой природы в рамках Программы резервного сохранения. «Сельское хозяйство должно развиваться» — говорит Сешадри. «Но оно также должно поддерживать опылителей».
Улучшение питания пчел не решит всех проблем, с которыми сталкиваются насекомые. Но Эрлер считает, что в этом случае может помочь обеспечение доступа пчел к их собственным лекарствам. Он предлагает пчеловодам оставлять в улье часть меда с различных цветов, чтобы у пчел была хорошо укомплектованная медовая аптека в течение всего года.
Беренбаум, которая начала свои исследования несколько лет назад, потому что считала, что мед не получает достаточного уважения учёных, говорит, что накопленные знания — это шаг в правильном направлении. «Я рада, что наконец-то на него обратили внимание».
Оригинал: Knowable Magazine
