Att lära sig vilka påfrestningar som drottningar kan rädda deras bikupor

När honungsbikupor dör är den vanligaste orsaken något som kallas queen bee failure. Det är då drottningar föder för få bebisar för att hålla igång kupan. Att ta reda på varför detta har hänt är inte ofta lätt. Det har gjort det svårt för biodlarna att förebygga. Men ett nytt test kan förändra saker och ting.

Forskare har hittat höga halter av vissa proteiner hos stressade drottningar. Vilka proteiner som var höga varierade med typen av stress.

Tidigare forskning har visat att extrema temperaturer eller bekämpningsmedel kan döda spermieceller inuti en bidrottning. Hon behöver levande spermier – manliga reproduktionsceller – för att befrukta sina ägg och producera bin. Med för få levande spermier kommer hennes bikupa att dö.

Alison McAfee, som arbetar vid University of British Columbia i Vancouver, Kanada, ledde den nya studien. Hennes arbete fokuserar på reproduktion av honungsbin. Hur många levande spermier som drottningbin bär “är viktigt”, konstaterar hon. “Honungsbin producerar inte bara honung”, påpekar hon. “De pollinerar också grödor.”

Bin samlar pollen och nektar från blommor för att försörja sig själva. Längs vägen flyttar de pollen mellan blommorna. Denna pollinering befruktar den kvinnliga delen av en blomma. Utan den pollineringen kommer många växter inte att producera frukt. Och det är en stor sak. Ungefär en tredjedel av all mat vi äter kommer från växter som pollineras av bin.

Hur man stressar en drottning

McAfee och hennes team upptäckte att nivåerna av vissa proteiner steg hos drottningar som hade blivit för varma. Dessa proteiner var ännu vanligare när luften hade varit särskilt fuktig. Forskarna såg ett uppsving i andra proteiner när en drottning hade blivit extremt kall eller utsatts för låga doser av bekämpningsmedel.

För att testa allt detta tog teamet med sig drottningar till sitt labb och exponerade dem sedan för vart och ett av dessa tillstånd.

Bin trivs bäst vid temperaturer från 15° till 38° Celsius (59° till 100° Fahrenheit ). För tester på värmetolerans höjde forskarna temperaturen i två timmar till 40 °C (104 °F). För kalltestet vred de ner termostaten till 4 °C (39 °F) i två timmar. För bekämpningsmedel applicerade teamet låga doser av vanliga bekämpningsmedel på drottningarnas ryggar och väntade två timmar.

Efter varje exponering samlade forskarna vätska från en påse i drottningens kropp. Det är här hon lagrar spermier. Säckens vätska skyddar spermierna. Dessa spermier kom från drönarbin av hankön som drottningen parade sig med när hon var ungefär två veckor gammal.

En masspektrometer (Spek-TROM-eh-tur) är ett instrument som kan analysera kemikalierna i ett prov. Forskarna använde en sådan anordning för att testa vätska från säckarna. Drottningar som utsatts för extrem värme hade mycket höga nivåer av två speciella proteiner. De som exponerades för extrem kyla hade höga mängder av två olika proteiner. Och de som exponerades för lågdos bekämpningsmedel hade höga nivåer av ytterligare en uppsättning av två proteiner.

McAfee och hennes team studerade inte vad något av dessa proteiner gör. Deras forskning utformades bara för att mäta vilka förhållanden som fick proteinnivåerna att förändras.

Het överraskning

Därefter letade forskarna efter dessa proteiner i misslyckade drottningar från bikolonier över British Columbia. Jämfört med friska drottningar hade de flesta av dessa bin höga halter av proteiner kopplade till värme- eller bekämpningsmedelsexponering. Endast ett fåtal drottningar hade proteiner som signalerade kyla.

“Jag blev förvånad över värmeproteinerna”, säger McAfee. “Vi har inte galet varmt väder här för det mesta.”

Kanske, säger hon, blir metalllocken som vissa biodlare sätter på sina bikupor varma i solen och överhettar sina bin. Eller så kanske det har att göra med hur bina drottningar skeppas över långa sträckor, säger Marla Spivak. Hon är biexpert vid University of Minnesota i Minneapolis.

“Biodlare skickar drottningar med post över hela landet för att sälja till andra biodlare”, förklarar hon. “Drottningarna i sina små bisäkra behållare kan bli för varma eller kalla i flygplanet och lastbilarna.”

Binadrottningen i dessa små fraktcontainrar anlände till British Columbia från Kalifornien. De skickas tillsammans med ett litet antal arbetsbin som tar hand om drottningarna under resan. Tyvärr kan de resande drottningarna utsättas för extrem kyla och värme, vilket påverkar deras fertilitet.A. McAfee

McAfee håller med om att detta kan vara ett problem. Men hon skulle ha förväntat sig att se fler proteiner relaterade till kalla temperaturer hos misslyckade drottningar. Det beror på att sjöfarten utsätter drottningar för både varma och kalla temperaturer. Eller, säger hon, andra stressfaktorer – såsom skador, rovdjur eller sjukdomar – kan starta produktionen av samma proteiner.

Biodlare brukar kasta bort en misslyckad drottning och få en ersättare. I framtiden, säger McAfee, “kan de skicka henne till ett labb som skulle mäta proteinerna.” Då kanske de kan diagnostisera sannolikheten för det som hade stressat henne.

Värmeproteiner i bin kan också vara ett tidigt varningssystem för högtemperaturstress hos andra varelser, säger hon. Det är ett problem eftersom klimatförändringarna leder till ökad värme runt om i världen.

“Värme dödar spermier och inte bara hos bin”, säger McAfee, utan även hos andra insekter och till och med däggdjur. “Jag är dock inte så orolig för människor. Vi hittar andra sätt att reglera vår miljö och hålla oss coola.” McAfee och hennes team beskrev sina resultat den 20 augusti i BMC Genomics.