Tudomány - Technika

Gázzal konzerválják a lárváik élelmét a méhfarkasok

A méhfarkas (Philanthus triangulum) egy szitásdarázsféle, bár a kifejlett egyedek vegetáriánusok (nektárt és virágport esznek), a lárváik számára a fejlődéshez szükséges fehérjét méhekből szerzik be. A méhfarkas az elfogott és lebénított méheket a föld alatti, e célra előkészített bölcsőbe szállítja, majd az egyik méhre helyezi a petéjét.

A magányos darázsfaj bölcsője a talajban nedves, meleg, és baktériumokkal, gombákkal teli közegben van, így különösen fontos az ivadék számára, hogy valamilyen módon védett legyen a táplálékát jelentő méh az „élelmiszerfertőzéstől”, míg elfogyasztja azt. (Aki a méhfarkas tevékenységéről és más darazsak „horror”, no és kevésbé ijesztő történeteiről szeretne olvasni, annak egy nemrégiben megjelent kiváló könyvet ajánlok: http://www.nhmus.hu/hu/vas_zoltan_darazsak_konyv).

2007-ben fedezték fel, hogy a méhfarkas egy vékony zsírréteggel vonja be a lebénított méhet, amely megóvja azt a kiszáradástól, s a felülete sem válik annak vizessé, így a penészt is elkerüli, ám ez a hatás csak 2-3 napig tart. 2010-ben az is kiderült, hogy a nőstény méhfarkasban olyan baktérium tenyészik, amely szintén a penészesedéstől védő anyagokat termel, s a méhfarkas anya ezt a baktériumot át is adja a majdan felnövekvő utódjának, a bölcsőkamra plafonjára helyezve az örökséget. A lárva a bölcső faláról felvett baktériumcsomagnak majd a bebábozódását követően veszi hasznát, a bábselyembe integrálva az antibiotikum termelő bacikat a hosszú hónapokig tartó bábállapot során. Azonban ez a két módszer együttesen sem indokolja a méhfarkas lárvák igen sikeres felnőtté válását, így feltételezték, hogy van további eszköz is a rovar „kezében”. Most egy német kutatócsoport (amely részben a két korábbi felfedezést tevő szakemberekből áll) újabb módszert talált, a méhfarkasok laborban tenyésztett egyedeinek vizsgálata során.

A méhfarkas petéje igen jelentős mennyiségű nitrogén-monoxidot termel, e vegyület pedig nagy koncentrációban sok élőlényre káros, és nagyon hatékony penészgátló is. Ugyan nitrogén-monoxidot minden élőlény termel, igen fontos élettani funkciói vannak e vegyületnek (ez 1998-ban Nobel-díjjal elismert felfedezés), ám a termelt mennyiség rendkívül alacsony.

A méhfarkas petéből 3 nap alatt kel ki a lárva, s a bölcső körülményei közepette ennyi idő bőven elegendő ahhoz (kísérletileg igazolták), hogy a táplálékul szolgáló méh testét teljesen bevonja a penész (lásd az első illusztráción, a pete nélküli méh felületére vastagon kirakódott penész). A kikelt lárvának még egy hétre van szüksége ahhoz, hogy bebábozódjon, eddig kell tehát kitartania az élelmének. A penész részint a táplálék elvesztését és biztos éhhalált jelentene a kikelő lárva számára, részint ő maga is a penész áldozatává válhatna. Ennek ellenére csupán az ivadékok 5%-át éri ez a végzet.

A laborban több száz pete vizsgálatát végezték el, s ebből kiderült, hogy a pete a peterakást követő órákban el is kezdi termelni a nitrogén-monoxidot, a termelődés a 14-15. órában megemelkedik, s a 19-20. órában éri el a csúcsát. A lezárt bölcsőkamra belsejét kitöltő levegőben igen jelentősen megemelkedik a gáz koncentrációja: 1690 ± 680 ppm arányt mértek a kísérletek során (ez kb. a legrosszabb kibocsátású gépkocsik kipufogógázaiban lévő mennyiség nagyságrendjébe esik!). Miután kiderült, a kutatók különböző kísérleteket is folytattak a gázzal, méheket helyeztek különféle koncentrációjú, a méhfarkas természetes bölcsőkamrájával egyező kamrákba, s megfigyelték a hatást. Azt is vizsgálták, hogy a méh, amelyen van pete, illetve amelyen nincs, hasonlóan elhelyezve miként állja a penészkeltő mikrobák támadását. (A második ábrán látható két méhet olyan anyaggal vonták be, ami nitrogén-oxid hatására fluoreszkál, s látható, hogy a petét viselő méh ennek hatására karácsonyi díszkivilágítást kapott, míg a pete nélküli sötétben maradt.)

Miután a kísérletek sokasága egyértelművé tette, hogy a pete által termelt gáz óvja meg az élelmét, feltárták a gáz termelését jelentő genetikai irányítást is. A jelentős mennyiségű nitrogén-oxidból úgy gondolták a kutatók, hogy a méhfarkas több másolattal rendelkezhet e gáz szintézisét irányító génből, azonban a génvizsgálatok ellentmondtak ennek a feltevésnek: a gáz termelését általánosan irányító NOS-gének méhfarkas-változatából mindössze egy áll rendelkezésre a méhfarkas szervezetében. Az viszont kiderült, hogy a génkifejeződés a méhfarkas petéiben sokkal fokozottabb, mint akár a felnőtt méhfarkas, akár más rokon hártyásszárnyúak testében. A génkifejeződés folyamata során egy olyan enzim, amely a termelődő mennyiségért felel, a méhfarkas petéjében korlátozás nélkül képes működni, míg más élőlényekben erősen korlátozott a működése.

Kérdés persze az, hogy a gáz egyébként rendkívül káros hatásaitól mi védi meg magát a méhfarkas petéjét? A mérések alapján a gáz mennyisége a pete kikelése idejére visszaesett, ám ekkorra már a penészt okozó mikrobák szaporodását leállította, így a méhfarkas éléskamrája penészmentes maradhatott, s a kikelt lárva sem találkozik olyan hatalmas mennyiségű gázzal, ami károsítaná. A pete a kb. két órás csúcsidőszak során viszont olyan koncentrációval találkozik, ami 1-2 nagyságrenddel felülmúlja a sejtekben lévő nitrogén-oxid normál koncentrációját, s valószínű, hogy a termelés során a pete egyes sejtjeiben ennél is jóval magasabb a gáz mennyisége. A bölcsőkamra 1500ppm koncentrációja összevethető az emberi környezetben egészségügyi határértékként megszabott 25ppm koncentrációval, vagy a gyógyszerrezisztens baktériumok semlegesítésére használt 200ppm, illetve a gyümölcsök penészmentesítéséhez használt 50-500ppm koncentrációval, így valóban elképesztő, hogy a pete mit kibír! Ugyanez igaz a bölcső falán lévő védő baktériumcsomagra is, nem világos, hogy ez miként élheti túl a „gáztámadást”, de két ok valószínűsíthető: a baktériumcsomag a bölcsőkamra plafonján van, s a levegőnél nehezebb gáz kisebb koncentrációjú a plafonnál, illetve a baktériumcsomagot bevonó szénhidrogének védőpajzsként működhetnek. A méhfarkas embrió saját védelme azonban még rejtélyesebb, főként, mivel a lárva már nem viseli el a pete által kibocsátott koncentrációt. Elképzelhető, hogy a termelt nitrogén-monoxid molekulák valamilyen „csomagolásban” jutnak el a peteburokig, s onnan kiszivárognak a bölcsőkamrába anélkül, hogy maga az embrió kénytelen lenne kiállni a káros hatásait. Azonban a pontos mechanizmus feltárásával még adósak a kutatók, de minden bizonnyal a végére fognak járni, már csak az emberi élettani hatások miatt is.
Az is felmerült a kutatókban, hogy nemcsak a méhfarkas, hanem más, szintén föld alatti, penésznek kitett bölcsőkamrát építő és jelentős mennyiségű táplálékállatot felhalmozó darazsak is rendelkezhetnek hasonló gázmesteri képesítéssel, megóvva az utódnemzedék éléskamráját a káros hatásoktól. Mivel a föld alatti kamrák gázkoncentrációját nem igazán lehet mérni, laborvizsgálatok kellenek majd ennek kiderítéséhez is.

A kutatásról az eLife június 11-i számában olvashatunk, a teljes cikk elérhető:
https://elifesciences.org/articles/43718

Ha tetszett oszd meg ismerőseid között!
Share on Facebook
Facebook
Tweet about this on Twitter
Twitter
Share on LinkedIn
Linkedin
Hozzászólások

Hozzászólás lezárva.