Vědci vytvořili průkopnický včelí „superfood“ inženýrskými kvasinkami, aby produkovali šest základních sterolů, které se obvykle vyskytují v pylu.
Kolonie vzhledem k této laboratorní stravě chodily až 15krát více mladých než na standardních krmivech, prosperující s profilem živin téměř totožného s přirozeně pórovanou stravou. Průlom nabízí udržitelný způsob, jak obnovit zdraví včel v době, kdy se populace opylovačů zhroutí a ohrožují po celém světě zabezpečení potravin.
Průlomová včela superfood by mohla zastavit pokles kolonie
Tým vědců vedený University of OxfordSpolupráce s Royal Botanic Gardens Kew, University of Greenwich a Technical University of Dánsko, vyvinula slibný přístup k řešení alarmujícího poklesu včel medonosných. Jejich pracovní soustředí se na speciálně inženýrský doplněk stravy, který replikuje vitální sloučeniny, které se obvykle získávají z pylu rostlin. Při testování se ukázalo, že tento doplněk dramaticky zvyšuje reprodukci kolonie. Zjištění byla vydána 20. srpna v časopise Příroda.
Krize změny klimatu, zemědělství a výživy včel
Honeybees se částečně potýkají, protože změna klimatu a moderní zemědělské postupy snížily rozmanitost květin, na které se spoléhají. Pyl tvoří většinu stravy včely a obsahuje lipidy známé jako steroly, které jsou nezbytné pro zdravý růst a vývoj. S přirozeným pylovým dodávkám se včelaři stali vzácnějšími na umělé náhradníky. Tyto produkty, obvykle vyrobené z proteinové mouky, cukrů a olejů, poskytují kalorie, ale neobsahují steroly, které včely vyžadují, a nechávají je nutričně nedostatečné.
V této studii vědci geneticky upravili kvasinky Yarrowia Lipolytica Mohla by tedy generovat přesnou směs šesti sterolů kritických pro zdraví včel. Poté začlenili kvasinky do experimentální stravy a testovali je do kontrolovaných krmných pokusů trvajících tři měsíce. Kolonie byly umístěny v uzavřených sklenících, aby se zajistilo, že včely konzumovaly pouze speciálně formulovanou stravu.
Klíčové zjištění:
- Na konci studijního období se kolonie krmené sterolem obohaceným kvasinkami chovaly až 15krát více larev do životaschopného stadia pro mláďata ve srovnání s kontrolními dietami krmené koloniemi.
- Kolonie krmené obohacenou stravou častěji budou pokračovat v chovu do konce tříměsíčního období, zatímco kolonie na dietě s nedostatkem sterolu přestaly po 90 dnech produkci mláďat.
- Zejména sterolový profil larev v koloniích krmil konstruované kvasinky, které se nacházejí v přirozeně pórovaných koloniích, což naznačuje, že včely selektivně přenášejí pouze ty biologicky nejdůležitější steroly na své mladé.
https://www.youtube.com/watch?v=cw-9lex6go4
Syntetická biologie odemkne nutriční řešení
Vedoucí autor profesorka Geraldine Wright (Department of Biology, University of Oxford) uvedl: „Naše studie ukazuje, jak můžeme využít syntetickou biologii, aby vyřešila ekologické výzvy v reálném světě. Většina pylových sterolů používaných v včelech není k dispozici přirozeně v množství, které by mohlo být sklizeno v komerčním měřítku.
Lead author Dr. Elynor Moore (Department of Biology, University of Oxford at the time of the study, now Delft University of Technology) added: “For bees, the difference between the sterol-enriched diet and conventional bee feeds would be comparable to the difference for humans between eating balanced, nutritionally complete meals and eating meals missing essential nutrients like essential fatty acids. Using precision fermentation, we are now able to provide bees with a tailor-made feed To je nutričně kompletní na molekulární úrovni. “
Identifikace kritických živin v pylu
Před touto prací nebylo jasné, které z různých sterolů v pylu byly kritické pro zdraví včel. Abychom na toto odpověděli, vědci chemicky posoudili složení vzorků tkání sklizených z kukel a dospělých včel. To vyžadovalo nějakou mimořádně jemnou práci; Například pitvání jednotlivých včel sestry pro oddělení vnitřností. Analýza identifikovala šest sterolových sloučenin, které trvale tvořily většinu v včelích tkáních: 24-methylenecholesterol, campesterol, isofukosterol, p-sitosterol, cholesterol a desmosterol.
Pomocí editace genů CRISPR-Cas9 pak vědci vytvořili kvasinky Yarrowia Lipolytica Produkovat tyto steroly udržitelným a cenově dostupným způsobem. Y. Lipolytica byl vybrán, protože tyto kvasinky mají vysoký obsah lipidů, byl prokázán jako bezpečný potravinu a již se používá k doplnění krmiv akvakultury. Pro výrobu doplňku obohaceného sterolem byla v bioreaktorech kultivována konstruovaná biomasa kvasinek, sklizena a poté sušena do prášku.
Co-author Professor Irina Borodina (The NNF Center for Biosustainability, Technical University of Denmark) said: “We chose oleaginous yeast Yarrowia lipolytica as the cell factory because it is excellent at making compounds derived from acetyl-CoA, such as lipids and sterols, and because this yeast is safe and easy to scale up. It is used industrially to produce enzymes, omega-3 fatty kyseliny, steviolové glykosidy jako sladidla bez kalorií, feromony pro kontrolu škůdců a další produkty. “
Ochrana plodin, biologické rozmanitosti a divokých včel
Opylovače, jako jsou včely, přispívají k produkci více než 70% předních globálních plodin. Těžké pokles – způsobené kombinací nedostatků živin, změny klimatu, zamoření roztočů, virových onemocnění a expozice pesticidů – představuje významnou hrozbu pro bezpečnost potravin a biologickou rozmanitost. Například za poslední desetiletí, Roční ztráty komerčních včelích kolonií v USA se obvykle pohybovaly mezi 40 a 50% a v roce 2025 by mohly dosáhnout 60 až 70%. Tento nový inženýrský doplněk nabízí praktický prostředek k posílení odolnosti kolonií bez dalšího vyčerpání přírodních květinových zdrojů. Protože biomasa kvasinek také obsahuje prospěšné proteiny a lipidy, mohla by být potenciálně rozšířena do komplexního včelího krmiva.
Spoluautor profesor Phil Stevenson (RBG Kew a Institut přírodních zdrojů, University of Greenwich) dodal: „Medové včely jsou kriticky důležitými opylovači pro výrobu plodin, jako jsou mandle, jablka a třešně, a tak jsou přítomny v některých plodinách ve velmi velkém počtu, což může vyvíjet omezený divoký květ. druh snížením konkurence o omezených dodávkách pylu. “
Měnič her pro zemědělce a zabezpečení potravin
Danielle Downey (výkonná ředitelka společnosti Honeybee Research Nezisková organizace API projektu m.not affiliated with the study) said: “We rely on honey bees to pollinate one in three bites of our food, yet bees face many stressors. Good nutrition is one way to improve their resilience to these threats, and in landscapes with dwindling natural forage for bees, a more complete diet supplement could be a game-changer. This breakthrough discovery of key phytonutrients that, when included in feed supplements, allow sustained honey bee brood rearing má obrovský potenciál ke zlepšení výsledků přežití kolonií a zase včelařské firmy, na které se spoléháme na naši výrobu potravin. “
Další kroky: Polní pokusy a širší aplikace
I když jsou tyto počáteční výsledky slibné, k posouzení dlouhodobých dopadů na zdraví a opylení kolonií jsou zapotřebí další rozsáhlé terénní zkoušky. Potenciálně by doplněk mohl být zemědělcům k dispozici do dvou let.
Tato nová technologie by mohla být také použita k vývoji doplňků stravy pro jiné opylovače nebo chovaný hmyz a otevření nových cest pro udržitelné zemědělství.
Reference: „Inženýrské kvasinky poskytují vzácné, ale nezbytné pylové steroly pro včely Honeybees“ od Elynor Moore, Raquel T. de Sousa, Stella Felsinger, Jonathan A. Arnesen, Jane D. Dyekjær, Dudley I. Farman, Rui FS Gonçalves, Philip C. Stevenson, Irina Borodina a Geraldine, 20. srpna, 20. srpna 205, 20. srpna, 20. srpna, 20. srpna, 20. srpna, 20. srpna, 20. srpna, 20. srpna, 20. srpna, 20. srpna, 20. srpna, 20. srpna, 20. srpna, 20. srpna, 20. srpna. Příroda.
Doi: 10.1038/s41586-025-09431-y
Nikdy nezmeškáte průlom: Připojte se k zpravodaji Scitechdaily.
