Článek do soutěže “Bio/Mol/Text”: Včely vyrábějí sladký med. Ale život těchto včel není vždy „sladký“. V posledních desetiletích jejich počet prudce klesá. Velké nebezpečí pro ně představuje parazitické klíště, které přenáší viry. Varroa destructor. Proč chránit včely, kdo jsou? Varroa destructor, jaké škody přináší a jak se s tím vypořádat – o tom všem bude dnes řeč.
Soutěž “Bio/Mol/Text”-2020/2021
Tato práce byla zveřejněna v nominaci “Škola” soutěže “Bio / Mol / Text” -2020/2021.
Generálním partnerem soutěže je každoroční biotechnologická konference BiotechClubpořádá mezinárodní inovativní biotechnologická společnost BIOCAD.
Partnery nominace jsou Vita School of Medicine and Biology a New School.
Soutěž sponzorovaná SkyGen: Přední distributor produktů pro přírodní věda na ruském trhu.
Sponzorem soutěže je společnost Diaem: největší dodavatel zařízení, činidel a spotřebního materiálu pro biologický výzkum a výrobu.
Proč chránit včely?
Včely medonosné (Apis mellifera) mají velký význam pro lidstvo a životní prostředí. Po mnoho let se včely šlechtí k produkci medu, vosku, propolisu, včelího jedu a dalších včelích produktů. A. mellifera je jedním z nejdůležitějších opylovačů ve všech studovaných přírodních ekosystémech, díky svému širokému rozšíření a univerzálnímu chování spojenému s vyhledáváním a získáváním potravy [1]. Včely opylují rostliny, jejichž části (například ořechy, bobule, semena, ovoce) požírá mnoho zvířat [2]. Opylení včelami vede ke zvýšení množství a kvality semen a plodů a může sloužit i k ochraně plodin před škůdci [3]. Bylo prokázáno, že jahody opylené včelami produkují komerčně hodnotnější plody s delší trvanlivostí ve srovnání se samosprašnými a větrem sprašnými jahodami [4]. Křížové opylení včelami podporuje genetickou variabilitu, přizpůsobivost měnícím se podmínkám prostředí a biodiverzitu. Tento hmyz je modelovým organismem ve vědeckém výzkumu v oblasti vývojové biologie, sociobiologie, paměti, učení a dokonce i ve výzkumu střevní mikroflóry [5].
Bohužel život včel není tak sladký jako med, který produkují. Na celém světě existuje fenomén zvaný syndrom kolapsu včelstev (porucha kolapsu kolonií). Faktorů, které negativně ovlivňují populaci, je mnoho A. mellifera. Z nich má největší dopad fragmentace a ničení stanovišť, používání pesticidů, patogeny a paraziti.
Fragmentace a ničení biotopů patří mezi hlavní faktory, které přispívají k poklesu počtu včel. Rozvoj zemědělství, výstavba silnic a měst vede k redukci květnatých luk a hnízdišť pro divoké včely. Fragmentace biotopů může izolovat druhy, bránit toku genů mezi populacemi a snížit genetickou rozmanitost. V důsledku toho se zvyšuje zranitelnost druhů vůči chorobám a parazitům [6].
Velké nebezpečí pro včely může představovat i používání insekticidů – pesticidů používaných k hubení hmyzích škůdců – v zemědělství. Přímý kontakt včely s insekticidy způsobí, že včela zemře a nevrátí se do úlu. V tomto případě včela neinfikuje zbytek včelí rodiny a včelstvo přežije. Ale v jiném případě může včela přinést insekticid spolu s pylem nebo nektarem do úlu a pak může zemřít celé kolonie [7]. Třída insekticidů nazývaná neonikotinoidy je pro včely vysoce toxická.
Včely navíc trpí širokou škálou patogenních organismů (viry, plísně, bakterie atd.) a parazity. Jedním z nejznámějších parazitů včely medonosné je roztoč. Varroa destructor [8]. Jemu je věnován tento článek.
Varroa destructor a vše s tím spojené
Než pochopíte, jaké škody tento druh klíšťat způsobuje a jaké způsoby proti němu existují, je důležité pochopit, kdo jsou, jak vypadají a jaký je jejich životní cyklus.
Varroa destructor – druh roztoče, který parazituje na včelách medonosných a způsobuje onemocnění varroa. Klíšťata Varroa napadají včely ve všech životních fázích (obr. 1). Vlast V. destruktor Zvažuje se Asie. Areál parazita se v 1970. letech rozšířil do Evropy a v 1980. letech byl objeven ve Spojených státech. Jeho původním hostitelem je včela čínská. Apis cerana [9].
Obrázek 1a. Roztoč Varroa destructor parazituje na dospělé včele medonosné
Obrázek 1b. Roztoč Varroa destructor parazituje na kukle
Obrázek 1c. Roztoč Varroa destructor parazituje na larvě včely medonosné
Morfologie
Klíšťata tohoto druhu vykazují pohlavní dimorfismus. Dospělí samci (obr. 2a), kteří hrají pouze reprodukční roli, jsou menší velikosti než samice. Jejich tělo je hruškovitého tvaru a nažloutlé barvy, nohy jsou mírně tmavší. Samčí chelicery jsou modifikovány k transportu spermatu a nejsou přizpůsobeny k zachycení potravy [10]. A zralé samice (obr. 2b) jsou červenohnědé. Jejich oválné tělo je zploštělé a mírně prohnuté [11].
Obrázek 2a. Mužské klíště Varroa destructor
Obrázek 2b. Samice klíštěte Varroa destructor
Životní cyklus. Výživa. Dech. Reprodukce
Parazit V. destruktor Je úzce spojena s hostitelským organismem a nevede volný způsob života. Dospělá samička tráví zimu na těle hostitele, živí se tukovým tělem včely, i když se dříve předpokládalo, že tito roztoči konzumují hemolymfu (obr. 3a, dospělá včela) [12]. Dýchání klíšťat se děje pomocí speciálního orgánu, peritremu [13]. Na jaře se k rozmnožování dostane samička roztoče do buňky, kde se nachází včelí plod a zůstává v plodové potravě (obr. 3a, číslo 1), dokud se buňka neuzavře (obr. 3a, číslo 2). Pravděpodobně se tak vyhne detekci a odstranění z buňky včelími dělnicemi [13]. Poté se začne živit nedospělou včelou a snášet vajíčka (obr. 3a, čísla 3–8). Běžně naklade samička do snůšky včelích dělnic až pět vajec a do snůšky trubců až šest vajec. Z jednoho neoplozeného vajíčka se vylíhne sameček a ze zbývajících oplozených vajíček samice [13]. Mladá klíšťata rostou. Jejich stadia zrání jsou: vajíčko → protonymfa → deutonymfa → dospělec (obr. 3b) [14]. Matka projevuje “rodičovskou péči” vytvářením otvorů v kůžičce včelí kukly, aby se nymfy mohly krmit. Dosud nevyvinuté měkké chelicery samic nymf nedokážou vyvrtat otvory do kutikuly a samčí chelicery, jak je uvedeno výše, jsou určeny pouze pro přenos spermatu. Páření je iniciováno ženskými pohlavními hormony. Mladá samice se tak stává atraktivnější než starší samice a nymfy [13]. Dospělí sourozenci se páří v buňce. Dospělé samice roztočů opouštějí buňku spolu s vytvořenou včelou a buď na ní parazitují a poté napadají nový plod, nebo napadají larvy v buňkách, které ještě nebyly uzavřeny. Nezralé samice a samci umírají, protože nejsou schopni přežít mimo buňku (obr. 3a, číslo 9) [11].
Obrázek 3a. Životní cyklus parazitického klíštěte Varroa destructor
Obrázek 3b. Životní cyklus parazitického klíštěte Varroa destructor se skládá ze dvou fází: foretické (parazitování na dospělé včele, mimo buňku) a reprodukční (parazitizace na plodu, v buňce). Z vajíček snesených dospělou samicí se líhnou samice a samec. Dospívají ve stádiu protonymfy a deutonymfy a páří se v buňce. Dospělé samice opouštějí buňku spolu s mladou včelou a samec a nedospělé samice, neschopné života mimo buňku, umírají.
Škody, které to přináší V. destruktor jednotlivé včely a včelstvo jako celek
Co škodí V. destruktor jednotlivá včela? Za prvé, tělesná hmotnost mladé včely vystavené parazitovi je nižší než tělesná hmotnost zdravé včely. Ztráta tělesné hmotnosti mláděte závisí na tom, kolik mateřských roztočů vstoupilo do buňky a napadlo plod a kolikrát došlo k páření mezi potomky roztoče matky. Jediná infekce vede k průměrné ztrátě tělesné hmotnosti o 7 %. Za druhé, infikované včely mají zkrácenou délku života a schopnost normální navigace (kvůli čemuž se nemusí vrátit do včelstva po dlouhou dobu nebo se nevrátí vůbec) [13]. Za třetí, roztoč oslabuje imunitní systém včel [15], což snižuje odolnost hmyzu vůči virům a dalším patogenním organismům. Také pod vlivem virů přenášených roztoči varroa vylézají z buněk jedinci s deformovanými křídly a zbaveni schopnosti létat [10].
V. destruktor může vést ke snížení reprodukční kapacity kolonie. Trubci napadení roztoči během svého vývoje mají výrazně nižší šanci na páření se včelí královnou. V infikovaných včelstvech dochází k rojení (rozdělení jedné kolonie na části) méně často [13]. Pokud je úroveň napadení klíšťaty Varroa je ve včelstvu vysoko, pak může včelstvo za šest měsíců až dva roky zcela uhynout [15]. Včelstva neošetřená proti roztočům, u kterých je frekvence infekce dospělých včel v létě více než 30 %, nemají šanci přežít následující zimu [13].
V. destruktor a viry
V. destruktor – přenašeč různých virů, které napadají včely medonosné. Virů je mnoho, ale my se krátce podíváme jen na některé. kašmírský virus (Kašmírský včelí virus) obvykle nezpůsobuje jasně definované příznaky onemocnění, ale je pro včelstva fatální. Virus akutní paralýzy (Virus akutní paralýzy včel) způsobuje onemocnění, jehož příznaky jsou rychle progredující ochrnutí, třes, neschopnost létat, postupné tmavnutí a vypadávání vlasů. V důsledku toho infekce vede k rychlé smrti dospělých. Virus Kakugo (virus Kakugo) ovlivňuje mozek včel medonosných a způsobuje jejich agresivní chování. Infikovaný sacbrood virus (Sacbrood virus) larvy ztrácejí schopnost kukly, v jejich skořápkách se hromadí tekutina bohatá na částice tohoto viru a vytváří se „pytel“; larvy nakonec umírají [13], [16].
Je považován za nejznámější a nejrozšířenější včelí virus virus deformačního křídla (Virus deformovaných křídel) [13], [16]. Jak název napovídá, virus deformovaných křídel způsobuje onemocnění, jehož zjevnými příznaky jsou zohavená křídla včel (obr. 4). Existují však i další klinické příznaky této virové infekce. Například úhyn kukly, oteklá, zbarvená a zkrácená bříška u mladých včel. Včely infikované virem deformovaných křídel nejsou životaschopné a rychle umírají [17]. Výše uvedené příznaky se vyskytují pouze v přítomnosti přenašeče – klíštěte V. destruktor. Pokud není přítomen, šíření viru deformovaných křídel zůstává na nízké úrovni a úhyn včelstva je v tomto případě velmi vzácný [18].
