꿀벌 벌집이 죽을 때 가장 흔한 원인은 여왕벌 실패입니다. 그때는 여왕벌이 벌집을 유지하기에는 너무 적은 수의 새끼를 낳는 때입니다. 왜 이런 일이 발생했는지 알아내는 것은 쉽지 않은 경우가 많습니다. 그것은 양봉가들이 예방하기 어렵게 만들었습니다. 그러나 새로운 테스트는 상황을 바꿀 수 있습니다.
연구자들은 스트레스를 받은 여왕벌에서 높은 수준의 특정 단백질을 발견했습니다. 어떤 단백질이 높은 스트레스 유형에 따라 다양했습니다.
이전 연구에서는 극한의 온도나 살충제가 여왕벌 내부의 정자 세포를 죽일 수 있음을 보여주었습니다. 그녀는 난자를 수정하고 아기 꿀벌을 생산하기 위해 살아있는 정자 (남성 생식 세포)가 필요합니다. 살아있는 정자가 너무 적으면 벌통이 죽을 것입니다.
캐나다 밴쿠버에 있는 브리티시 컬럼비아 대학교에서 일하는 Alison McAfee가 새로운 연구를 이끌었습니다. 그녀의 작업은 꿀벌 번식에 중점을 둡니다. 얼마나 많은 살아있는 정자 여왕벌이 “중요”하다고 그녀는 지적합니다. “꿀벌은 단순히 꿀을 생산하는 것이 아닙니다.”라고 그녀는 지적합니다. “그들은 또한 농작물에 수분을 공급합니다.”
꿀벌은 꽃에서 꽃가루와 꿀을 모아서 스스로 먹입니다. 도중에 그들은 꽃 사이에서 꽃가루를 옮깁니다. 이 수분은 꽃의 암컷 부분을 수정시킵니다. 그 수분이 없으면 많은 식물이 열매를 맺지 못할 것입니다. 그리고 그것은 큰 문제입니다. 우리가 먹는 모든 음식의 약 1/3은 꿀벌이 수분하는 식물에서 나옵니다.
여왕벌에게 스트레스를 주는 방법
McAfee와 그녀의 팀은 너무 뜨거워진 여왕벌에서 일부 단백질 수치가 상승했음을 발견했습니다. 이 단백질은 공기가 특히 습할 때 훨씬 더 흔했습니다. 연구원들은 여왕벌이 극도로 추워졌거나 적은 양의 살충제에 노출되었을 때 다른 단백질의 증가를 보았습니다.
이 모든 것을 테스트하기 위해 팀은 여왕벌을 연구실로 데려온 다음 이러한 각 조건에 노출시켰습니다.
꿀벌은 섭씨 15°에서 38°(화씨 59°에서 100°) 범위의 온도에서 가장 편안합니다. 내열성 테스트를 위해 연구원들은 온도를 2시간 동안 40°C(104°F)로 높였습니다. 저온 테스트를 위해 온도 조절 장치를 2시간 동안 4°C(39°F)로 낮췄습니다. 살충제의 경우 팀은 여왕벌의 등에 일반 살충제를 소량 바르고 2시간을 기다렸다.
노출될 때마다 연구자들은 여왕의 몸에 있는 주머니에서 체액을 채취했습니다. 이것은 그녀가 정자를 저장하는 곳입니다. 주머니의 액체는 정자를 보호합니다. 그 정자 세포는 여왕벌이 태어난 지 약 2주되었을 때 짝짓기한 수컷 수벌에서 나온 것입니다.
질량 분석기(Spek-TROM-eh-tur)는 샘플의 화학 물질을 분석할 수 있는 기기입니다. 연구원들은 이러한 장치를 사용하여 주머니에서 액체를 테스트했습니다. 극심한 열에 노출된 여왕벌은 두 가지 특정 단백질 수치가 매우 높았습니다. 극한의 추위에 노출된 사람들은 두 가지 다른 단백질을 다량 함유하고 있었습니다. 그리고 저용량 살충제에 노출된 사람들은 또 다른 두 가지 단백질 세트의 수치가 높았습니다.
McAfee와 그녀의 팀은 이러한 단백질이 무엇을 하는지 연구하지 않았습니다. 그들의 연구는 어떤 조건이 단백질 수준을 변화시켰는지 측정하기 위해 고안되었습니다.
뜨거운 놀라움
다음으로 연구원들은 브리티시 컬럼비아 전역의 꿀벌 식민지에서 실패한 여왕벌에서 이러한 단백질을 찾았습니다. 건강한 여왕벌에 비해 대부분의 꿀벌은 열이나 살충제 노출과 관련된 높은 수준의 단백질을 가지고 있었습니다. 소수의 여왕만이 감기 신호를 보내는 단백질을 가지고 있었습니다.
“나는 열 단백질에 놀랐습니다.”라고 McAfee는 말합니다. “우리는 대부분의 시간에 여기 미친듯이 더운 날씨가 없습니다.”
그녀는 일부 양봉가들이 벌집에 씌운 금속 뚜껑이 햇볕에 뜨거워져 벌을 과열시킬 수도 있다고 말합니다. 아니면 여왕벌이 먼 거리를 가로질러 운송되는 방식과 관련이 있을 수도 있다고 Marla Spivak은 말합니다. 그녀는 미니애폴리스에 있는 미네소타 대학교의 꿀벌 전문가입니다.
“양봉가들은 다른 양봉가들에게 판매하기 위해 전국의 우편으로 여왕벌을 배송합니다.”라고 그녀는 설명합니다. “벌이 안전한 작은 컨테이너에 있는 여왕벌은 비행기와 배달 트럭에서 너무 덥거나 추울 수 있습니다.”
McAfee는 이것이 문제가 될 수 있다는 데 동의합니다. 그러나 그녀는 실패한 여왕벌에서 저온과 관련된 더 많은 단백질을 볼 것으로 예상했을 것입니다. 배송은 여왕을 뜨겁고 차가운 온도 모두에 노출시키기 때문입니다. 또는 부상, 포식자 또는 질병과 같은 다른 스트레스 요인이 동일한 단백질의 생산을 촉발할 수도 있다고 그녀는 말합니다.
양봉가들은 보통 실패한 여왕벌을 버리고 교체품을 얻습니다. 앞으로 McAfee는 “그들은 단백질을 측정할 실험실로 그녀를 보낼 수 있습니다.”라고 말합니다. 그러면 그들은 그녀에게 스트레스를 주었을 가능성을 진단할 수 있을 것입니다.
꿀벌의 열 단백질은 또한 다른 생물의 고온 스트레스에 대한 조기 경고 시스템이 될 수 있다고 그녀는 말합니다. 기후 변화로 인해 전 세계적으로 더위가 증가하고 있기 때문에 이는 우려 사항입니다.
“열은 꿀벌뿐만 아니라 다른 곤충과 포유류의 정자를 죽입니다.”라고 McAfee는 말합니다. “그래도 인간에 대해 그렇게 걱정하지는 않습니다. 우리는 환경을 조절하고 시원함을 유지하는 다른 방법을 찾습니다.” McAfee와 그녀의 팀은 8월 20일 BMC Genomics에서 발견한 내용을 설명했습니다.