W miarę rozrastania się miast i kurczenia się naturalnych siedlisk, miejska przyroda musi adaptować się do szybko zmieniających się warunków.

Naukowcy z Xi’an Jiaotong-Liverpool University (wspólnego przedsięwzięcia chińsko-brytyjskiego) przeprowadzili analizę metagenomu jelitowego murarek Osmia excavata. Murarki to prowadzące samotny tryb życia pszczoły z rodziny miesierkowatych (Megachilidae).

Analizie poddano spożyty przez pszczoły pyłek, bakterie i wirusy jelitowe, zbadano także pszczele geny oporności na antybiotyki w 10 miejskich obszarach rolniczych w Suzhou w Chinach. Jelita dzikich pszczół zamieszkujących miasta zawierają szczegółowe sygnatury mikrobiologiczne, które odzwierciedlają zarówno zdrowie owadów, jak i jakość otaczającego środowiska, oferując potężne nowe narzędzie do monitorowania dobrostanu ekologicznego w miastach.

Badanie ujawniło, w jaki sposób środowisko miejskie kształtuje dietę, stabilność mikrobiomu, ekspozycję na patogeny i oporność na antybiotyki. Można z niego wnioskować o ukrytych czynnikach środowiskowych, takich jak niedobór kwiatów, rozprzestrzenianie się patogenów i zanieczyszczenie chemiczne.

„Nasze badanie pokazuje, że jelita dzikich pszczół mogą działać jak czuły czujnik biologiczny jakości środowiska miejskiego” – powiedział dr Min Tang z XJTLU, autor korespondencyjny, cytowany w informacji prasowej. - „Integrując dietę, bakterie, wirusy i oporność na antybiotyki w jednym procesie metagenomicznym, uchwyciliśmy presje ekologiczne, które często pomijane są w tradycyjnych badaniach terenowych”.

Analiza metagenomiczna DNA roślin wykazała, że miejskie pszczoły z rodzaju Osmia w dużym stopniu polegają na niewielkiej grupie roślin, zwłaszcza na kapustnych, i ozdobnym drzewie - platanie (Platanus), które zwykle nie budzi zainteresowania pszczół. Najwyraźniej miejskie murarki nie mają lepszego wyboru.

Diety różniły się w zależności od lokalizacji i ściśle odpowiadały lokalnej roślinności - co pokazuje, jak struktura krajobrazów miejskich silnie wpływa na sezonowe możliwości żerowania.

W zróżnicowanych siedliskach Suzhou pszczoły utrzymywały stosunkowo spójny „rdzeń” mikrobiomu jelitowego, zdominowany przez Gammaproteobacteria, w szczególności bakterie z rodzaju Sodalis. Ten symbiont kodował najszerszą gamę enzymów potrzebnych do rozbicia osłonki pyłkowej, co podkreśla jego znaczenie dla odżywiania pszczół.

Jednak w dwóch miejscach Sodalis był prawie nieobecny, zastąpiony przez bakterie oportunistyczne, takie jak Pseudomonas, co wskazuje na potencjalny stres środowiskowy lub zaburzenia mikrobiomu.

Mikrobiomy pszczół zawierały 173 geny oporności na antybiotyki (ARG), w tym typy oporne na wiele leków, które znacznie różniły się w zależności od miejsca. Chociaż ogólny poziom ARG był niski, ich rozmieszczenie sugeruje narażenie na różne społeczności mikrobiologiczne lub zanieczyszczenia w całym mieście.

„Dzikie pszczoły po cichu gromadzą sygnały stresu ekologicznego, od ograniczonych zasobów kwiatowych po śladowe ilości oporności na antybiotyki” – powiedział dr Tang. „Te sygnały mikrobiologiczne mogą pomóc w identyfikacji zagrożeń zarówno dla zapylaczy, jak i ekosystemów miejskich”.

Wirom jelitowy pszczół zawierał szeroką gamę nieznanych wcześniej bakteriofagów, a także nitkowatego wirusa Apis mellifera (AmFV), będącego głównym patogenem pszczół miodnych. Jego obecność w wielu miejscach sugeruje potencjalną transmisję wirusa poprzez wspólne zasoby kwiatowe między pszczołami miodnymi a gatunkami dzikimi.

Analizy sieciowe wykazały, że fagi odegrały kluczową rolę w stabilizacji społeczności mikrobiologicznych jelit, a zmiany w składzie wirusów odpowiadały zaburzeniom w społeczności bakteryjnej.

Ekosystemy jelitowe pszczół zawierające zarówno bakterie, jak i wirusy były bardziej odporne niż społeczności wyłącznie bakteryjne. Zmniejszona liczba fagów litycznych w połączeniu ze wzrostem liczby bakterii oportunistycznych i wirusów zwierzęcych wskazywały na miejsca narażone na potencjalny stres środowiskowy.

„Chociaż nasza praca koncentruje się na jednym gatunku pszczół w jednym mieście, podejście to jest szeroko skalowalne” – podkreślił dr Tang. - „Mamy nadzieję, że te metody wpłyną na planowanie urbanistyczne sprzyjające zapylaczom i pomogą w opracowaniu biomarkerów mikrobiomu wczesnego ostrzegania, zgodnych z zasadami One Health”.

Jak wskazują badacze, urbanizacja powoduje fragmentację siedlisk, zmienia różnorodność roślin i naraża dziką przyrodę na zanieczyszczenia i patogeny. Tradycyjne badania bioróżnorodności rzadko uwzględniają stres fizjologiczny lub wyzwania związane z mikrobami, z którymi borykają się gatunki takie jak dzikie pszczoły, odgrywające kluczową rolę w zapylaniu roślin miejskich i rolniczych, podczas gdy sekwencjonowanie metagenomiczne pozwala uzyskać pełniejszy obraz sytuacji.

Paweł Wernicki (PAP)

pmw/ zan/