Как стареют пчелы?

Медоносная пчела сильно вдохновляет специалистов, и является для них источником ценной информации, в том числе и для тех, кто изучает процессы старения.

Ученых интересует резкая разница в продолжительности жизни маток и рабочих пчел, а также изменчивость продолжительности жизни между отдельными пчелами. Матки могут жить до четырех лет, а в некоторых случаях, и того дольше. Жизнь рабочих пчел может продолжаться почти год, но в большинстве случаев заканчивается значительно раньше. Иногда через несколько недель. Пчелиные матки вместе с матками других видов общественных насекомых (например, муравьями) в животном мире представляют большую редкость. Для самок обычно действительно то, что за интенсивность размножения они расплачиваются сокращением продолжительности жизни. И наоборот, долголетие животного обусловлено сильным подавлением репродукции. Однако пчелиная матка может откладывать ежедневно 1500-2000 яиц, и при этом срок ее жизни в сравнении с неплодными рабочими пчелами неподражаемо велик. В основе этого исключительного явления, кроме всего прочего, скрыт эффект действия гликопротеина вителогенина, он является у широкого спектра животных одним из главных компонентов желтка яиц. У насекомых при старении играет исключительную роль ювенальный гормон, синтез которого определяет исключительно присутствие вителогенина. Обычно считается, что вителогинин повышает концентрацию ювенального гормона в организме, а повышение концентрации витологинина или ювенального гормона в результате сокращает жизнь. Поэтому репродукция, связанная с откладыванием яиц и продуцированием вителогенина приводит к сокращению срока жизни. У пчел это взаимоотношение вителогенина и ювенального гормона «поставлено с ног на голову». Вителогинин подавляет продуцирование ювенального гормона и продлевает жизнь.

Продолжительность жизни рабочих пчел в основном определяют факторы внешней среды, и прежде всего их жизненная активность. Молодые пчелы выполняют работы внутри улья, являясь чистильщицами, кормилицами расплода старшего и младшего возраста, строителями сотов, при необходимости стражниками у летка. Через 2-3 недели могут приняться работы, связанные со сбором и приносом нектара и пыльцы. Переход к выполнению задач летных пчел связан с целым рядом физиологических изменений и, не в последнюю очередь, с очень быстрым старением. В целом продолжительность жизни рабочих пчел в значительной мере определяет продолжительность периода, во время которого пчела находится в улье, и возраст, при котором она переходит к выполнению работ вне улья. Так называемые, зимние пчелы, которые долго не покидают улей, обычно живут 6 и более месяцев. Продолжительность жизни этих пчел существенно определяет феромон, выделяемый в улье пчелиным расплодом. Старение рабочих пчел имеет целый ряд удивительных черт. Преклонный возраст у большинства земных организмов связан с ростом смертности, а также с понижением производительности клеток, тканей и органов. У рабочих пчел оба процесса, кажется, протекают независимо. Целый ряд физиологических функций рабочих пчел с возрастом не ослабевает, и пчелы с этих точек зрения остаются «вечно молодыми». В некоторых отношениях пчелы с течением времени «созревают, как вино», и их физиологические функции с возрастом улучшаются.

То, что пчелы не стареют душой (умом), показали специальные эксперименты американских биологов под руководством Olav’a Ruppell’a из университета в американском Greensboro (Северная Каролина). Ученые изучали смертность, а заодно и отдельные способности у пчел в возрасте от 25 до 52 дней. С этой точки зрения пчелы были достаточно старыми. Но способности стареющего организма пчел не уменьшались. Наоборот. Их реакция на свет с возрастом, хотя медленно, но заметно улучшалась. Пчелы с возрастом не утратили способности обучаться, и скорость движений у летка была одинакова, как у молодых, так и у старых пчел.

Парадоксальный способ старения является типичным для пчел, остающихся в улье. Когда рабочая пчела покидает улей и начинает проводить значительную часть времени на улице, старение их проявляется так, как это известно, у большинства организмов, включая человека. Через 2 недели у лётных пчел можно ясно видеть изношенный организм. Это может быть нарушенная структура крыльев, утраченное опушение. Подобное проявление старения существует обычно у широкого диапазона животных. Речь в подавляющем большинстве идет о процессах необратимых.

У некоторых существ старение можно на некоторое время затормозить или заметно уменьшить. Однако у пчел был обнаружен «эликсир молодости», который позволяет им вернуть утраченную молодость. Свидетелями этого чуда природы стали ученые под руководством норвежского биолога Gro Amdam, работая совместно с Universitet for miljog biovitenskap в норвежском городке Asu и в Аризонском университете США. Исследователи убрали из улья всех молодых пчел и оставили в семье только лишь матку и лётных пчел. В этой ситуации часть лётных пчел вернулась к выполнению внутриульевых работ. Уже через 10 дней на этих рабочих пчелах стало заметно явное омоложение, которое, кроме прочего, проявилось в исключительном улучшении функций нервной системы, включая способность учиться новым вещам.

За драматическим изменением в деятельности нервных клеток у тех пчел, что вернулись к ульевой работе, ответственны в большой мере 2 протеина. В нервных клетках лётных пчел, вернувшихся к ульевым работам, присутствует протеин Prx6. Этот белок известен и у других животных, в том числе и у человека. У людей протеин Prx6 участвует в защите от разного типа душевных расстройств, включая болезнь Альцгеймера. Другой протеин, концентрация которого в нервных клетках «омолодившихся» рабочих пчел, растет, был пока неизвестен, и впервые его описала Gro Amdam. Из структуры молекулы этого белка вытекает, что в клетках действует как, так называемый, хаперон. Белки из этой довольно многочисленной группы повышают стабильность других белковых молекул и защищают их от повреждений и потери функций. Хаперон исключительно повышает устойчивость клеток и всего организма к неблагоприятным воздействиям.

Исследование отдельных черт старения пчел могло бы быть толчком для создания лекарств и препаратов, действующих как сказочный эликсир молодости и на человека. Сама Gro Amdam не ожидает практического использования результатов своего исследования ранее, чем через 30 лет. Исследования на пчелах показывают, что в борьбе со старением не должны сажать лишь на одну «химию». Как показывает пример рабочих пчел, очень существенным фактором и социальной активности, которые у этих насекомых изменяют существенно спектр продуцируемых протеинов. Другие же и у людей способствуют высшей социальной активности для удержания функций мозга и в преклонном возрасте. «Можно изменить наше поведение и отношение к внешней среде только лишь для того, чтобы можно уже сегодня и ежедневно удерживать мозг в молодом состоянии», – говорит Gro Amdam.

Jaroslav Petr

Včelařstvi № 11/12

Пер. с чешск. В. Ефимов