Ученые из Бельгии впервые картировали глобальный «фагобиом» медоносных пчел, обнаружив в их кишечнике уникальное «ядерное» вирусное ядро, способное защитить важных опылителей от ряда угроз. Исследование описывает новое семейство вирусов Apisviridae, открывая возможности для лечения пчелиных болезней без антибиотиков.
Картирование кишечного «фагобиома» медоносных пчел бельгийскими учеными из университетов Левена (KU Leuven) и Гента (Ghent University) стало важным прорывом в понимании здоровья этих важнейших опылителей.
Статья, опубликованная в журнале Nature Communications, доказывает: в кишечнике пчел существует глобальный, стабильный и эволюционно закрепленный «ядерный набор» вирусов (core phagemicrobiome), который защищает полезную микрофлору насекомого.
Исследователи проанализировали 450 образцов кишечника медоносных пчел (Apis mellifera) из 63 пчелиных семей в 8 европейских странах, собранных в разные сезоны. Они идентифицировали более 2300 бактериофагов, большинство из которых ранее были неизвестны. Помимо большого разнообразия, исследователи также обнаружили «основной набор» из почти 100 бактериофагов, которые встречаются у пчел во всех изученных европейских странах и, предположительно, присутствуют практически в каждой пчелиной семье. После сравнения с глобальными базами данных было установлено, что этот основной набор бактериофагов присутствует и у медоносных пчел с других континентов.
Большинство найденных фагов охотятся исключительно на строго определенные виды кишечных бактерий пчелы (такие как Snodgrassella alvi, Gilliamella apicola). Кроме того, ученые открыли совершенно новую обширную группу вирусов, которую назвали Apisviridae. Эти фаги уникальны для медоносных пчел и не встречаются у других животных.
Основной набор бактериофагов играет важную роль в поддержании баланса в кишечнике. Бактериофаги не заражают саму пчелу, а бактерии, обитающие в ее кишечнике. При этом они не всегда уничтожают бактерии немедленно, но могут временно сосуществовать с ними и влиять на их функционирование. Они делают это, встраивая свой собственный геном в геном бактерии-хозяина. Таким образом, возникает своего рода симбиоз между пчелой, кишечными бактериями и бактериофагами.
Открытие бельгийских ученых предлагает разработку способов для борьбы с американским гнильцом. Это смертельное бактериальное заболевание расплода (Paenibacillus larvae) уничтожает целые пасеки, а антибиотики в пчеловодстве запрещены или малоэффективны. Зная структуру естественного фагобиома, ученые теперь могут создавать целевые «коктейли из фагов» для точечного уничтожения гнильца без вреда для полезных бактерий.
Еще одно направление представляет собой терапию антибиотикорезистентности. Если пчелы подвергались воздействию химикатов или антибиотиков (которые разрушают их микробиом), искусственное введение стабильных местных фагов поможет быстро восстановить здоровый баланс бактерий в их организме.
Наконец, наличие или отсутствие определенных «ядерных» фагов теперь можно использовать как точный диагностический тест для оценки иммунитета и уровня стресса конкретной пчелиной семьи.
Исследование также показало, что бактериофаги чувствительны к изменениям окружающей среды. Например, исследователи обнаружили, что некоторые бактериофаги из основного набора менее распространены в районах с интенсивным сельским хозяйством и использованием пестицидов, что может влиять на метаболизм пчел и потенциально делать их более восприимчивыми к различным заболеваниям.