Czy długowieczność matki pszczelej jest związana z aktywnością telomerazy?

W naturze można zaobserwować, że jeśli osobnik inwestuje w rozmnażanie, automatycznie zmniejsza swoją witalność i długość życia. Uproszczając, więcej potomstwa oznacza krótsze życie i słabsze zdrowie. Choć do tej pory nie udało się w pełni zidentyfikować molekularnej ani fizjologicznej podstawy tego zjawiska, znanego jako "koszt reprodukcji", można je obserwować wśród różnych organizmów. Istnieje jednak istotny wyjątek: owady społeczne.

To właśnie osobniki reprodukcyjnych kast owadów społecznych żyją znacznie dłużej niż osobniki nielubujące się w rozmnażaniu tego samego gatunku. Doskonałym przykładem jest pszczoła miodna, której matki żyją nawet 60 razy dłużej niż pszczele robotnice.

Telomery przyczyną długowieczności

Istnieje wiele przypuszczeń dotyczących tego, co pozwala reprodukcyjnym kastom owadów społecznych żyć tak długo. Według jednej z hipotez jest to wysoka aktywność telomerazy, enzymu, który dodaje nowe fragmenty DNA do końcówek chromosomów, tzw. telomer, w ten sposób je regenerując. Oprócz wolnych rodników tlenowych, które niszczą końcowe fragmenty chromosomów, telomery ulegają skracaniu z każdym podziałem komórki. Dlatego aktywność telomerazy jest kluczowa dla utrzymania życia i informacji genetycznej. Związki między telomerami a procesem starzenia oraz chorobami cywilizacyjnymi stały się przedmiotem intensywnych badań w ostatnich dekadach. Badania na ludziach i innych ssakach wykazały, że aktywność telomerazy zmniejsza się wraz z wiekiem, co prowadzi do skracania telomer i działa jak wskaźnik starzenia. Krótsze telomery często oznaczają gorszy stan zdrowia i krótszą długowieczność.

Pszczoły miodne są doskonałym przykładem, ich matki żyją nawet 60 razy dłużej niż pszczele robotnice

Stres, w tym stres oksydacyjny i inne formy stresu, może przyczyniać się do skracania telomer. Istnieje potrzeba utrzymania optymalnej długości telomer, ani zbyt krótkiej, ani zbyt długiej, aby uniknąć problemów zdrowotnych. Niekontrolowana aktywność telomerazy może prowadzić do niekontrolowanego wzrostu komórek, co jest obserwowane w przypadkach nowotworów.

Telomeraza u pszczoły miodnej

Nasz zespół, który od dawna bada telomery owadów, w ostatnich dwóch latach zajmował się aktywnością telomerazy u pszczoły miodnej. Wyniki badania zostały opublikowane w tym roku w czasopiśmie Chromosoma. Za pomocą metody TRAP (Telomeric Repeat Amplification Protocol) nasza praca potwierdziła, że aktywność telomerazy zmniejsza się w trakcie rozwoju pszczoły podobnie jak u kręgowców. W tkankach robotnic i trutni aktywność telomerazy jest ograniczona do około 10% w porównaniu do poziomu z embrionów. W jajnikach matek aktywność telomerazy wzrasta do 160% poziomu embrionów. Co więcej, zaobserwowaliśmy dziesięciokrotny wzrost aktywności w trzecim stadium larwalnym u matek w porównaniu do trutni i robotnic. Niemniej jednak największy wzrost aktywności telomerazy odnotowano w mózgach dorosłych matek pszczelich, gdzie aktywność telomerazy była 70 razy wyższa niż w mózgach trutni i robotnic. Zwiększona aktywność telomerazy w trzecim stadium larwalnym matek może być związana albo z procesem determinacji matek, albo, co bardziej prawdopodobne, z szybszym wzrostem larw matek w porównaniu do larw trutni i robotnic.

Z ciekawością przyjrzymy się ponownie temu zjawisku. Konieczność dalszych badań w tej dziedzinie jest oczywista, zwłaszcza w kontekście spadku populacji pszczół i zmniejszającej się długowieczności matek pszczelich. Stres oksydacyjny, pestycydy, jednolita dieta oraz inne stresory mogą wpływać na długość telomer oraz aktywność telomerazy, co może mieć bezpośredni wpływ na zdrowie i długowieczność pszczół. Współpraca z pszczelarzami w tych badaniach jest kluczowa, gdyż nie tylko alarmujący spadek populacji pszczół, ale same pszczoły zasługują na naszą uwagę i pomoc.

Z czasopisma Pszczelarstwo:
dr Radmila Čapková Frydrychová, PhD., Instytut Entomologii, Centrum Biologiczne AV CR České Budějovice Ilustracyjne zdjęcie: Pavel Cimala
Podziękowania: Praca była wspierana przez projekt Strategie AV21, program badawczy Różnorodność życia i zdrowie ekosystemów, aktywność Zdrowie pszczół, 2016.