Mehiläisten pesäkuolemien aiheuttajia on tutkittu pitkään, mutta syitä ei vieläkään ymmärretä riittävän hyvin. Amerikkalaisessa tutkimuksessa selvitettiin yleisesti käytetyn ja mehiläisille turvallisena pidetyn rikkakasvien torjunta-aineen glyfosaatin vaikutuksia niiden ruoansulatuselimistön mikrobipopulaatioille.
Glyfosaatti on mehiläisille itsessään enintään hyvin lievästi myrkyllistä, mutta monet bakteerit ovat herkkiä glyfosaatille. Glyfosaatin teho rikkakasvien torjunnassa perustuu kasvien shikimaattikierrossa tietyn EPSPS-entsyymin toiminnan estämiseen. Eläinten elintoiminnoissa shikimaattikierrolla ei ole merkitystä, joten glyfosaatin myrkyllisyys eläimille on alhainen ja näin ollen sitä pidetään turvallisena esimerkiksi hyönteisille. Bakteereilla sen sijaan esiintyy kasvien tapaan EPSPS-entsyymiä. Mehiläisten ruoansulatuselimistön erikoistuneella, hyödyllisellä mikrobikannalla on tärkeä rooli siitepölyn ja meden muokkaamisessa, joten mikrobiomin muutokset voivat häiritä mehiläiskunnan elinvoimaisuutta ja terveyttä, hunajan tuottoa sekä talvehtimista.
Tutkimuksessa ruokittiin viiden vuorokauden ajan mehiläisyhdyskunnasta erotettuja vasta kuoriutuneita työmehiläisiä sokeriliuoksella, joka sisälsi 0, 5 tai 10 mg/L glyfosaattia. Mehiläiset merkittiin yksilöllisesti ja palautettiin yhdyskuntaan altistuksen jälkeen. Glyfosaattipitoisuudet oli valittu vastaamaan todellisia kukkivilta rikkakasveilta kentältä havaittuja pitoisuuksia heti glyfosaattikäsittelyn jälkeen.
Mehiläisten ruoansulatusmikrobiomi koostuu kahdeksasta bakteerikannasta, joiden keskinäinen suhde terveellä mehiläiskannalla pysyy kohtalaisen vakiona yksilöiden välillä. Hyödyllinen maitohappobakteereja sisältävä mikrobikanta siirtyy mehiläisiltä toisille, kun työmehiläiset ruokkivat ja hoitavat toukkia ja vastakuoriutuneita nuoria mehiläisiä ja työstävät hunaja- ja siitepölykakkuja pesissä.
Mehiläispesästä erotetuista, merkityistä ja glyfosaattiliuoksella ruokituista mehiläisistä analysoitiin mahan mikrobiomi DNA-tunnistusmenetelmin heti altistuksen jälkeen ja kolmen vuorokauden kuluttua pesään takaisin päästämisestä. Bakteerien kokonaismäärässä sekä useiden maitohappobakteerien määrässä oli tilastollisesti merkitsevä ero kontrollin ja 5 mg/L glyfosaattia saaneen ryhmän välillä kolmen vuorokauden kuluttua pesään palautuksesta, mutta suuremmassa altistuksessa vastaavaa eroa ei havaittu. Bakteerilajien keskinäiset suhteelliset osuudet kokonaismikrobiomissa sen sijaan muuttuivat käsittelyjen seurauksena.
Seuraavaksi vastakuoriutuneita kontrollimehiläisiä sekä glyfosaatille altistettuja mehiläisiä tartutettiin tunnetulla opportunistisella patogeenisella Serratia marcescens -bakteerilla viiden vuorokauden kuluttua glyfosaattikäsittelystä. Normaalisti tämä bakteeri esiintyy mehiläisten mikrobiomissa hyvin pieninä määrinä. Glyfosaattia saaneiden mehiläisten kuolleisuus kasvoi merkittävästi Serratia-infektion seurauksena verrattuna terveen mikrobiomin omaaviin mehiläisiin.
Glyfosaattialtistus sekoitti mehiläisten mahan mikrobiomin lajiston suhteet siten, että haitallinen laji sai suhteellisen kilpailuedun ja heikensi näennäisesti terveiden työmehiläisten immuunipuolustusta. Kun työmehiläisten kentältä saama glyfosaattialtistus ei suoraan johda kuolleisuuteen kentällä, voi pieniä määriä tehoainetta päätyä meden mukana yhdyskuntaan ja altistaa siten pesässä olevat nuoret mehiläisetkin glyfosaatille. Kenttämehiläiset voivat saada glyfosaattia esimerkiksi kukkivien rikkakasvien torjuntakäsittelyistä pientareilla heti käsittelyn jälkeen, vaikka glyfosaatilla käsitellyt viljelyalat eivät pitkään säilykään mehiläisiä houkuttelevina kasvillisuuden kuollessa. Kuitenkin jo pienilläkin tehoainepitoisuuksilla voi olla merkitystä mehiläisyhdyskuntien terveydelle mikrobiomin lajikoostumuksen häiriintymisen kautta. Glyfosaatin laaja ja yleinen käyttö lisää myös mahdollisuutta kenttämehiläisten altistumiseen eri kohteissa.
Vaikka tämä tutkimus oli tehty analysoimalla yksittäisen teksasilaisen mehiläiskunnan työmehiläisiä, voivat mikrobiomin muutokset olla merkittävät myös Suomen oloissa, joissa mehiläisyhdyskuntien talvitappiot ovat luonnostaankin suuret. Terveet ja elinvoimaiset mehiläisyhdyskunnat selviytyvät talviolosuhteistamme todennäköisemmin kuin erilaisten stressitekijöiden heikentämät pesät.
Motta, E.S., Raymann, K. & Moran, N.A. 2018. Glyphosate perturbs the gut microbiota of honey bees. PNAS 24.9.2018.
http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1803880115
Teksti: Sari Autio