Nova studija Univerziteta u Otavi pokazuje da kraljice bumbara mogu da prežive potpuno potapanje duže od nedelju dana zahvaljujući dubokoj dijapauzi i sporom trošenju rastvorenog kiseonika iz vode. Kada kiseonika nema dovoljno, prelaze na anaerobni metabolizam i nakupljaju laktat, koji se uklanja tokom oporavka. Nakon izvlačenja iz vode metabolizam skače >10× na 2–3 dana, a vraća se na nivo dijapauze za oko nedelju dana. Nalaz ima važne implikacije za očuvanje oprašivača i procenu uticaja češćih prolećnih poplava.
Kraljice bumbara mogu da prežive potapanje duže od nedelju dana — evo kako
Bumble bee queens can survive over a week underwater using a combination of metabolic depression and anaerobic survival strategies. (CREDIT: Lucas Borg-Darveau)
Prolećne poplave delovale su kao sigurna presuda za kraljice bumbara zakopane u plitkom zemljištu, ali nova istraživanja pokazuju suprotno. Rad istraživača sa Univerziteta u Otavi otkriva da neke kraljice mogu da izdrže potapanje više od osam dana zahvaljujući kombinaciji ekstremno niskog metabolizma tokom dijapauze i fleksibilnih metaboličkih strategija.
Bumble bee (Bombus impatiens) queen foraging to build energy reserves in preparation for overwintering diapause. (CREDIT: Lucas Borg-Darveau)
Kako su vršena ispitivanja
Tim profesora Charles-Antoine Darveaua stavio je kraljice u laboratorijski indukovanu dijapauzu do 22 nedelje, a potom ih potopio osam dana uz kontinuirano praćenje potrošnje kiseonika i biohemijskih promena. U istraživanju su učestvovale i postdoktorand Sabrina Rondeau i student sa častima Skyelar Rojas.
Bumble bee in a tube. (CREDIT: Professor Charles-Antoine Darveau)
Ključni mehanizmi preživljavanja
1. Duboka dijapauza
Tokom prezimljavanja metabolizam kraljice opada na manje od 1% vrednosti potrošnje tokom aktivnog leta. Taj izuzetno nizak energetski zahtev drastično smanjuje potrebu za kiseonikom.
Overview of the study design, showing the different groups of queens used (with sample sizes), their exposure conditions (air or water), the measurements performed for each group and the figures in which the corresponding results are presented. (CREDIT: Proceedings of the Royal Society B Biological Sciences)
2. Spora razmena gasova kroz vodu
Kraljice nisu potpuno pasivne pod vodom: u eksperimentima je u vodi u kojoj su bile potopljene zabeležen pad nivoa rastvorенog kiseonika, što ukazuje da su tokom osam dana polako trošile rastvoreni kiseonik.
Representative CO2 trace of a diapausing queen, shown before (grey area) and after (blue area) submersion. Negligible CO2 was detected prior to placing the bee into the chamber (black arrow). Insertion of the queen introduced room air, producing a large peak that was flushed until a low, steady level was reached, reflecting the queen’s pre-submersion resting CO2 production. (CREDIT: Proceedings of the Royal Society B Biological Sciences)
3. Prelaz na anaerobni metabolizam
Kada aerobni izvori nisu bili dovoljni, u telima se nagomilao laktat (mlečna kiselina), jasno obeležje anaerobnog metabolizma. Kombinacija sporog disanja kroz vodu i anaerobnih procesa omogućila im je dugotrajan opstanak.
Oporavak i troškovi potapanja
Nakon izvlačenja iz vode kraljice doživljavaju nagli porast metabolizma — više od 10 puta u odnosu na stanje dijapauze — koji traje 2–3 dana, a zatim postepeno opada; za otprilike nedelju dana metabolizam se vraća na pređašnje nivoe. Taj „skok” pomaže u razgradnji nakupljenog laktata, a većina jedinki povrati normalnu pokretljivost do drugog ili trećeg dana oporavka.
Širi značaj i otvorena pitanja
Rezultati imaju direktne implikacije za očuvanje oprašivača: budući da su kraljice osnivači narednih kolonija, njihovo preživljavanje utiče na brojnost i funkciju populacija bumbara, a time i na poljoprivredu i biodiverzitet. Pojačan intenzitet i učestalost prolećnih poplava u uslovima klimatskih promena čine ovo otkriće posebno važnim.
Ipak, ostaju nepoznanice: nejasno je tačno kako se odvija podvodna razmena gasova (da li, na primer, postoji mehanizam sličan fizičkoj „žabici” vazduha), kako različite temperature vode i zasićenost kiseonikom utiču na izdržljivost, kao i gde je apsolutna granica tolerancije potapanja.
Studija je objavljena u časopisu Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. Originalna priča je preneta u The Brighter Side of News.
Zaključak: Kraljice bumbara kombinuju metaboličku štedljivost i fleksibilne disajne/metaboličke mehanizme koji im omogućavaju da prežive višednevno potapanje — nalaz koji menja ranija očekivanja o ranjivosti ovih važnih oprašivača.
Pomozite nam da budemo bolji.
