Протеомный и метаболомный анализ выявил способность личинок медоносной пчелы быстро и эффективно обезвреживать никотин

Несмотря на возможную связь между применением пестицидов и сокращением численности пчёл, токсикологические данные о личинках медоносной пчелы (Apis mellifera) скудны, а механизмы обезвреживания токсинов на этой стадии развития практически неизвестны. Личинки получают с кормом для расплода природные и синтетические токсины, содержащиеся в пыльце и нектаре. Из-за характерной для медоносных пчёл интенсивной заботы о расплоде, включая постепенное кормление на протяжении всего развития личинок, обычно предполагают, что личинки полагаются на взрослых особей, которые обезвреживают токсины, и сами обладают ограниченной способностью к детоксикации. Однако наши результаты показали обратное. Мы изучили протеомные и метаболомные изменения у личинок, выращенных в условиях in vitro и получавших никотин — алкалоид, содержащийся в нектаре и пыльце, — чтобы выяснить, как личинки справляются с пищевыми токсинами на метаболическом уровне. Личинки эффективно обезвреживали никотин с помощью индуцируемого механизма. Процессы детоксикации сопровождались согласованным стрессовым ответом; кроме того, мы выявили значимое обогащение белками, участвующими в энергетическом и углеводном обмене, а также в путях развития, что позволяет предположить, что никотин может стимулировать рост личинок. Дополнительное изучение метаболизма никотина методом целевой масс-спектрометрии показало, что, как и у взрослых пчёл, количественно преобладающим путём метаболизма никотина является образование 4-гидрокси-4-(3-пиридил)бутановой кислоты в результате 2′-C-окисления никотина. Мы убедительно доказали, что личинки способны эффективно расщеплять пищевой токсин. Это позволяет предположить, что повышенная чувствительность личинок к некоторым токсинам обусловлена не сниженной способностью к их обезвреживанию. Полученные данные расширяют современные представления о биохимии детоксикации на разных уровнях организации пчелиной семьи и приближают нас к пониманию способности семьи как сверхорганизма переносить воздействие токсичных соединений, включая пестициды, и противостоять им.