Výzvu nechať ľudí chodiť tam a späť po priamke nevyužíva len polícia na testovanie, či sú vodiči pod vplyvom alkoholu: používajú ju aj neurológovia na diagnostikovanie neurologických porúch, ako je ataxia, pri ktorej sú narušené časti mozgu, ktoré koordinujú pohyb.
Teraz vedci použili verziu tejto úlohy pre hmyz, aby po prvýkrát dokázali, že moderné pesticídy poškodzujú nervový systém včiel medonosných tak, že je pre ne ťažké chodiť po priamke. Výsledky sú publikované v časopise Frontiers in Insect Science.
“Tu sme ukázali, že bežne používané insekticídy ako sulfoxaflor a neonikotinoid imidakloprid môžu výrazne narušiť vizuálne riadené správanie včiel medonosných. Naše výsledky sú dôvodom na znepokojenie, pretože schopnosť včiel primerane reagovať na vizuálne informácie je kľúčová pre ich let a navigáciu, a tým aj pre ich prežitie,” uviedla hlavná autorka Dr. Rachel H. Parkinsonová, v súčasnosti vedkyňa na Oxfordskej univerzite.
Výsledky prispievajú k tomu, čo Organizácia Spojených národov pre výživu a poľnohospodárstvo a Svetová zdravotnícka organizácia nazvali “rýchlo rastúcim množstvom dôkazov, [ktoré] silne naznačujú, že existujúce úrovne kontaminácie životného prostredia [neonikotinoidnými pesticídmi] spôsobujú rozsiahle nepriaznivé účinky na včely a iný užitočný hmyz“.
Optomotorická reakcia udržiava hmyz v línii
Hmyz má vrodenú “optomotorickú reakciu”, ktorá mu umožňuje vrátiť sa na priamu trajektóriu, keď hrozí, že sa pri chôdzi alebo lete vychýli z kurzu. Parkinson a jeho kolegovia vyzvali optomotorickú reakciu kráčajúcich včiel, aby presne a včas reagovali na videá so zvislými pruhmi, ktoré sa na dvoch obrazovkách pred nimi pohybovali zľava doprava alebo naopak. To včelu “oklame”, aby predpokladala, že ju náhle vyviedlo z kurzu a musí vykonať korekčný obrat, aby sa vrátila na priamu dráhu. Zdravá optomotorická reakcia potom dá pokyn motorickému systému včely, aby sa orientoval späť na iluzórnu rovnú čiaru uprostred medzi optickým tokom sprava a zľava.
Výskumníci porovnávali účinnosť optomotorickej reakcie medzi štyrmi skupinami voľne žijúcich včiel medonosných, pričom v každej skupine bolo testovaných 22 až 28 včiel: každá z nich mohla počas piatich dní piť neobmedzený 1,5 molárny roztok sacharózy, buď čistý, alebo kontaminovaný 50 ppb (parts per billion) imidaklopridu, 50 ppb sulfoxafloru alebo 25 ppb imidaklopridu a 25 ppb sulfoxafloru súčasne.
Optomotorická reakcia horšia po vystavení pesticídom
Všetky včely horšie reagovali na simulovaný optický tok, keď boli tyče úzke alebo sa pohybovali pomaly (t. j. zdanlivo ďaleko), ako keď boli široké alebo sa pohybovali rýchlo (t. j. zdanlivo blízko). Pri akejkoľvek šírke a rýchlosti však včely, ktoré požili pesticídy, dosahovali slabé výsledky v porovnaní s kontrolnými včelami. Napríklad sa rýchlo otáčali len jedným smerom a nereagovali na zmeny smeru pohybu tyčí alebo vykazovali nedostatočné reakcie na otáčanie. Asymetria medzi ľavým a pravým otočením bola u včiel vystavených pesticídom minimálne 2,4-krát väčšia ako u kontrolných včiel.
Menšie poškodenie mozgu
Výskumníci tiež pomocou molekulárnych techník preukázali, že včely vystavené pesticídom majú zvýšený podiel odumretých buniek v častiach optických lalokov mozgu, ktoré sú dôležité pre spracovanie vizuálnych vstupov. Rovnako boli po vystavení včelám dysregulované kľúčové gény pre detoxikáciu. Tieto zmeny však boli relatívne slabé a veľmi variabilné u jednotlivých včiel a pravdepodobne neboli jediným vysvetlením pozorovaného výrazného zhoršenia optomotorickej reakcie.
“Neonikotinoidné a sulfoximínové insekticídy aktivujú neuróny v mozgu hmyzu a nie vždy sa recyklujú dostatočne rýchlo, aby sa zabránilo toxicite. Účinky, ktoré sme pozorovali, by mohli byť spôsobené určitým typom prepájania v mozgu: zabrániť poškodeniu neurónov znížením citlivosti neurónov na tieto zlúčeniny,” povedal Parkinson.
Do budúcnosti Parkinson hovorí, že “na úplné pochopenie rizika týchto insekticídov pre včely musíme preskúmať, či sa účinky, ktoré sme pozorovali u kráčajúcich včiel, vyskytujú aj u voľne lietajúcich včiel. Hlavnou obavou je, že ak včely nie sú schopné prekonať akékoľvek poškodenie počas lietania, mohlo by to mať hlboké negatívne účinky na ich schopnosť hľadať potravu, orientovať sa a opeľovať voľne rastúce kvety a plodiny.”
Rachel H. Parkinson et al, Honeybee optomotor behaviour is impaired by chronic exposure to insecticides, Frontiers in Insect Science (2022). DOI: 10.3389/finsc.2022.936826