Bombi nella colonia del laboratorio. Leif Richardson, CC BY-NC-ND

Cerca informazioni sull'automedicazione, e probabilmente troverai descrizioni della miriade di modi in cui noi umani usiamo i farmaci per risolvere i problemi. In effetti, il consumo di molecole biologicamente attive - molte delle quali provengono da piante - per cambiare i nostri corpi e le menti sembra un tratto tipicamente umano.

Ma le piante sono presenti anche nelle diete di molti animali. Una crescita corpo di ricerca suggerisce che alcuni animali possano ricavare benefici medicinali dalla chimica delle piante, e forse anche cercare queste sostanze chimiche quando sono ammalate. Gli scimpanzé mangiano certe foglie che hanno proprietà antiparassitarie. Sono stati osservati elefanti in gravidanza mangiare materiale vegetale dagli alberi che gli umani usano per indurre il travaglio. Potresti aver persino visto il tuo cane o il tuo gatto mangiare erba - che non fornisce loro nutrimento - in quello che si ritiene essere uno sforzo per auto-curare la nausea innescando il vomito.

Nella mia ricerca, ho osservato come i bombi sono influenzati da questi tipi di composti biologicamente attivi. Con i colleghi, ho scoperto che alcune sostanze chimiche vegetali naturalmente presenti nel nettare e il polline possono beneficiare delle api infette da agenti patogeni. Le api possono persino modificare il loro comportamento di foraggiamento una volta infetti, in modo da massimizzare la raccolta di queste sostanze chimiche. Le sostanze chimiche vegetali presenti in natura potrebbero essere parte di una soluzione al calo preoccupante delle api selvagge e gestite?

Perché le piante producono questi prodotti chimici?

Oltre ai composti che le piante fanno per svolgere i compiti "primari" di fotosintesi, crescita e riproduzione, le piante sintetizzano anche i cosiddetti composti del metabolita secondario. Queste molecole hanno molti scopi, ma il principale tra loro è la difesa. Queste sostanze chimiche rendono sgradevoli foglie o altri tessuti sgradevoli o tossici per gli erbivori che altrimenti si lascerebbero a pezzi.

Molti studi di coevoluzione centro di interazioni pianta-erbivoro mediata dalla chimica delle piante. Una "corsa agli armamenti" tra piante ed erbivori si è sviluppata su scale di tempo molto lunghe, con gli erbivori che si sono adattati a tollerare e persino a specializzarsi in piante tossiche, mentre le piante sembrano aver sviluppato nuove tossine per stare al passo con i loro consumatori.

Per le larve di monarca, l'erba delle paludi è sia l'armadio della cucina che l'armadietto dei medicinali. Leif Richardson, CC BY-NC-ND

Gli erbivori possono avere benefici, costi o una combinazione di entrambi quando consumano metaboliti secondari vegetali. Ad esempio, le larve di farfalla monarca sono erbivori specializzati di alghe, che contengono steroidi tossici chiamati cardenolidi. Mentre monarchi concentrarsi selettivamente i cardenolidi nei loro corpi come difesa contro i predatori come gli uccelli, possono anche subire un rallentamento del tasso di crescita e un aumento del rischio di mortalità come conseguenza dell'esposizione a questi composti tossici.

È interessante notare che i metaboliti secondari non si trovano solo nelle foglie. Sono anche presenti nei tessuti la cui funzione apparente è attrarre piuttosto che respingere, compresi frutta e fiori. Ad esempio, è noto da tempo che il nettare floreale contiene comunemente metaboliti secondari, inclusi amminoacidi non proteici, alcaloidi, fenoli, glicosidi e terpenoidi. Ancora poco si sa di come e se queste sostanze chimiche influenzino gli impollinatori come le api.

I metaboliti secondari potrebbero influenzare le interazioni delle piante con gli impollinatori, così come influenzano le interazioni con i consumatori erbivori del tessuto fogliare? Simile ad altri erbivori, anche le api potrebbero trarre beneficio dal consumo di questi composti vegetali? Il consumo di metaboliti secondari potrebbe aiutare le api a far fronte ai parassiti e ai patogeni implicati nel declino delle api selvatiche e gestite?

I composti vegetali diminuiscono i parassiti nelle api

Con i colleghi nei laboratori di Rebecca Irwin al Dartmouth College e Lynn Adler all'università del Massachusetts, Amherst, ho studiato queste domande in un nuovo studio. Abbiamo scoperto che una serie strutturalmente diversificata di composti di metaboliti secondari vegetali presenti nel nettare floreale può ridurre il carico del parassita nei calabroni.

In un ambiente di laboratorio, abbiamo infettato il comune bombi orientali (Bombus impatiens) con un parassita intestinale protozoico, Crithidia bombi, che è noto per ridurre la longevità delle api e il successo riproduttivo. Quindi abbiamo nutrito quotidianamente le api con una dieta a base di nettare di saccarosio di controllo o con uno degli otto composti del metabolita secondario che si trovano naturalmente nel nettare delle piante visitate dai bombi allo stato selvatico.

Dopo una settimana, abbiamo contato le cellule parassite nelle budella delle api. Complessivamente, una dieta contenente metaboliti secondari ha fortemente ridotto il carico di malattia delle api. La metà dei composti ha avuto un effetto statisticamente significativo per conto proprio. Il composto con l'effetto più forte era l'anabasina alcaloide del tabacco, che riduceva il carico parassitario di oltre il 80%; altri composti che proteggevano le api dai parassiti includevano un altro alcaloide del tabacco, la nicotina, il timolo terpenoide, trovato nel nettare degli alberi di tiglio e il catalpolo, un glicoside iridoide che si trova nel nettare di tartaruga, una pianta delle zone umide dell'America settentrionale orientale.

Ci aspettavamo che le api potessero anche sostenere dei costi quando consumavano questi composti. Ma abbiamo scoperto che nessuna delle sostanze chimiche ha avuto un effetto sulla longevità delle api. L'anabasina, il composto con il più forte beneficio antiparassitario, ha imposto un costo riproduttivo, aumentando il numero di giorni necessari alle api per maturare e deporre le uova. Nonostante questo ritardo, tuttavia, non ci sono state differenze nell'output riproduttivo finale nel nostro esperimento.

Questa ricerca dimostra chiaramente che le api selvatiche possono beneficiare quando consumano i metaboliti secondari naturalmente presenti nel nettare floreale. E l'esposizione per tutta la vita a questi composti è probabilmente ancora più grande, poiché li consumano anche nel polline e come larva.

In altre ricerche, abbiamo scoperto la prova che alcuni dei composti con funzione antiparassitaria sono ricercati dalle api quando hanno parassiti, ma non quando sono sani. Almeno in alcuni contesti - tra cui un esperimento sul campo con api selvatiche naturalmente infette da Crithidia bombi - I bombi fanno scelte di foraggiamento in risposta allo stato di parassita, simile ad altri animali che si auto-meditano.

Una prescrizione per le popolazioni di api che lottano?

Quindi, per quanto riguarda le applicazioni pratiche: questa ricerca potrebbe essere sfruttata per aiutare il declino delle popolazioni di api? Non lo sappiamo ancora. Tuttavia, i nostri risultati suggeriscono alcune interessanti domande sulla gestione del paesaggio, sul giardinaggio degli habitat degli impollinatori e sulle pratiche agricole.

Nel lavoro futuro, abbiamo in programma di indagare se piantare piante particolari intorno a apiari e fattorie porterebbe a popolazioni di api più sane. Le piante autoctone sono importanti fonti di composti medicinali per le api con cui condividono lunghe storie evolutive? Le aziende agricole che dipendono dagli impollinatori di api selvatiche per la consegna del "servizio ecosistemico" di impollinazione possono essere meglio gestite per sostenere la salute delle api?

La consegna di metaboliti secondari di nettare e polline a api malate non è probabilmente l'unico strumento necessario per promuovere la sostenibilità a lungo termine di questi animali ecologicamente ed economicamente importanti. Ma sembra che questa potrebbe essere almeno parte della soluzione. L'agricoltura potrebbe tornare al punto di partenza, riconoscendo che per beneficiare di un servizio ecosistemico offerto da animali selvatici, dobbiamo considerare i loro requisiti di habitat.

Questo articolo è stato pubblicato in origine The Conversation.
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L'autore

Leif Richardson è un ricercatore post-dottorato presso l'Istituto nazionale per l'alimentazione e l'agricoltura dell'USDA a Università del Vermont. Lavora su interazioni multispecie centrate sulle piante e sui loro impollinatori, soprattutto api. Studia come gli impollinatori di api selvatici del mirtillo commerciale siano influenzati dalla chimica delle piante e da come le interazioni delle piante con i funghi micorrizici influiscano sulla salute delle api. Un altro interesse di ricerca è quello di utilizzare i dati dei campioni del museo per studiare i modelli di declino nelle specie di calabrone nordamericane ed europee. Visita il suo sito Web: www.leifrichardson.org/

Libro co-autore di Leif Richardson:

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