Задача позволить людям ходить взад и вперед по прямой линии используется не только полицией для проверки водителей на алкогольное опьянение: она также используется неврологами для диагностики неврологических расстройств, таких как атаксия, когда части мозга, отвечающие за координацию движений, повреждены. Теперь исследователи используют версию этой задачи с насекомыми, чтобы впервые показать, что современные пестициды повреждают нервную систему медоносных пчел, так что им становится трудно ходить по прямой. Результаты опубликованы в Frontiers in Insect Science.
«Здесь мы показываем, что обычно используемые инсектициды, такие как сульфоксафлор и неоникотиноид имидаклоприд, могут серьезно ухудшить визуально управляемое поведение медоносных пчел. Наши результаты вызывают беспокойство, поскольку способность пчел правильно реагировать на визуальную информацию имеет решающее значение для их полета и навигации, и таким образом, они выжили», — сказала ведущий автор доктор Рэйчел Паркинсон, в настоящее время ученый из Оксфордского университета.
Результаты дополняют то, что Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций и Всемирная организация здравоохранения назвали «быстро растущим объемом данных, которые убедительно свидетельствуют о том, что существующие уровни загрязнения окружающей среды неоникотиноидными пестицидами вызывают крупномасштабные неблагоприятное воздействие на пчел и других полезных насекомых».
Насекомые обладают врожденной «оптомоторной реакцией», которая позволяет им ориентироваться обратно на прямую траекторию, когда они угрожают сбиться с курса во время ходьбы или полета. Паркинсон и его коллеги бросили вызов оптомоторной реакции ходячих медоносных пчел, чтобы они точно и своевременно реагировали на видео с вертикальными полосами, которые перемещались слева направо или наоборот на двух экранах перед ними. Это «обманывает» пчелу, заставляя ее предположить, что ее внезапно сбило с курса, и ей нужно выполнить корректирующий поворот, чтобы вернуться на прямой путь. Затем здоровая оптомоторная реакция даст указание двигательной системе пчелы ориентироваться обратно на воображаемую прямую линию на полпути между оптическим потоком справа и слева.
Исследователи сравнили эффективность оптомоторной реакции между четырьмя группами медоносных пчел-фуражиров, пойманных в дикой природе, в каждой группе было протестировано от 22 до 28 пчел: каждой давали неограниченное количество питья 1,5-молярного раствора сахарозы в течение пяти дней, либо чистого, либо зараженного 50 ppb (частей на миллиард) имидаклоприда, 50 ppb сульфоксафлора или 25 ppb имидаклоприда и 25 ppb сульфоксафлора одновременно.
Все пчелы хуже реагировали на смоделированный оптический поток, когда полосы были узкими или двигались медленно (т. е. казались далеко), чем когда они были широкими или двигались быстро (т. е. казались близкими). Но при любой ширине и скорости пчелы, проглотившие пестициды, работали хуже, чем контрольные пчелы. Например, они быстро поворачивались только в одном направлении и не реагировали на изменение направления движения стержней или демонстрировали отсутствие поворотных реакций. Асимметрия между левыми и правыми поворотами была как минимум в 2,4 раза больше у пчел, подвергшихся воздействию пестицидов, чем у контрольных пчел.
Исследователи также показали с помощью молекулярных методов, что пчелы, подвергшиеся воздействию пестицидов, как правило, имеют повышенную долю мертвых клеток в частях оптических долей мозга, важных для обработки зрительной информации. Точно так же ключевые гены детоксикации были нарушены после воздействия. Но эти изменения были относительно слабыми и сильно различались у разных пчел и вряд ли могли быть единственным объяснением наблюдаемого сильного нарушения оптомоторной реакции.
«Неоникотиноиды и сульфоксиминовые инсектициды активируют нейроны в мозге насекомых и не всегда регенерируются достаточно быстро, чтобы предотвратить токсичность. Наблюдаемые нами эффекты могут быть связаны с типом перестройки в мозге: чтобы предотвратить повреждение нейронов за счет снижения чувствительности нейронов к этим веществам. соединений», — сказал Паркинсон.
Забегая вперед, Паркинсон говорит, что «чтобы полностью понять риск этих инсектицидов для пчел, нам нужно выяснить, проявляются ли эффекты, которые мы наблюдали у ходячих пчел, у свободно летающих пчел. любые нарушения во время полета — это может иметь серьезные негативные последствия для их способности добывать пищу, ориентироваться и опылять полевые цветы и сельскохозяйственные культуры».
