Natural sciences [2020-12-11]

Ekstrakt z konopi remedium na wymieranie pszczół

— Marcin Behrendt

Pszczoły nie potrafią bronić się przed pestycydami i przy dużych stężeniach tych związków chemicznych wymierają. Dr hab. Daniel Załuski, prof. UMK z Collegium Medicum jest członkiem zespołu szukającego preparatów naturalnego pochodzenia chroniących owady.

"Ratujmy pszczoły", "Pomagajmy pszczołom", "Ratujmy nasze pszczoły", "Be like Bee" to tylko niektóre z akcji ogłaszanych w internecie w obronie naszych bzyczących przyjaciół. O co tyle szumu? Produkcja 75 proc. żywności na świecie uzależniona jest od tych owadów zapylających kwiaty. A pszczoły masowo giną. Przyczyną jest nie tylko nosemoza czy warroza powodowana nadmiernym namnażaniem się pasożyta Varroa destructor (dręcz pszczeli). Wśród pszczelarzy równie duży niepokój budzą upadki rodzin pszczelich poza ulem. Naukowcy udowodnili, że za masowym wymieraniem pszczół stoją środki używane do zwalczania szkodników w uprawach rolnych i lasach – owadobójcze neonikotynoidy, czyli neuroaktywne substancje z grupy pestycydów znacząco zaburzające orientację pszczół i ich komunikację.

Pestycydy to związki chemiczne, np. pochodne kwasu fenoksyoctowego, związki chloroorganiczne czy fosfoorganiczne, które mają zastosowanie głównie w rolnictwie i ogrodnictwie, jak również w leśnictwie, weterynarii i impregnacji materiałów tekstylnych. Oprócz substancji aktywnych w pestycydach obecne są emulgatory, środki konserwujące czy inne substancje pomocnicze, które z całą pewnością nie pozostają obojętne dla środowiska. Spryskiwanie nasion nikotynoidami powoduje przenikanie takich związków do całej rośliny, w tym do kwiatów i pyłku. Pszczoły, zbierając pyłek i zanosząc go do ula, w zasadzie transportują truciznę, która wpływa nie tylko na owady pracujące poza ulem, ale także na te, które go nie opuszczają, w tym na królową. - Pestycydy zazwyczaj wpływają na układ nerwowy pszczół, zmieniając ich behawioryzm oraz obniżają ich odporność – tłumaczy dr hab. Daniel Załuski, prof. UMK z Katedry Botaniki Farmaceutycznej i Farmakognozji Collegium Medicum. - Nie słyszałem o żadnych substancjach zabezpieczających pszczoły przed niekorzystnym działaniem insektycydów z grupy neonikotynoidów. Dlatego nasz zespół rozpoczął badania nad opracowaniem takich preparatów naturalnego pochodzenia.

A jest przed czym bronić pszczół, bo pestycydy mogą na nie działać wielopłaszczyznowo. Środki kontaktowe uszkadzają ich układ nerwowy, co sprawia, że nawet chemikalia uznawane za nietoksyczne przez bezpośrednie działanie na pszczołę mogą ją zatruć. Pestycydy mogą się dostać do organizmu pszczoły wraz ze skażonym pokarmem np. nektarem, pyłkiem, spadzią lub wodą. W zależności od stopnia toksyczności preparatu, pszczoły mogą zginąć od razu lub w ulu. Śmierć w ulu niesie ze sobą dalsze konsekwencje, ponieważ skażony pokarm zatruwa młode osobniki i zanieczyszcza pestycydem miód. Pszczoły nie mają mechanizmów obronnych przed pestycydami. Przy dużych stężeniach są bezbronne.

Oprócz prof. Załuskiego zespół badawczy tworzą: dr hab. Aneta Ptaszyńska, prof. Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie z Katedry Immunologii tamtejszego uniwersytetu oraz dr Rafał Kuźniewski z Katedry Botaniki Farmaceutycznej i Farmakognozji CM UMK. Problemem masowego wymierania owadów badacze zajmują się od 2012 r. - Jak to często bywa w nauce, podjęte badania i inicjatywy komercjalizacyjne zrodziły się z przypadku – mówi prof. Załuski. - Głównym przedmiotem mojej aktywności naukowej są surowce roślinne o działaniu adaptogennym, czyli zwiększające wydajność organizmu człowieka poprzez wpływ na układ immunologiczny, hormonalny czy nerwowy. Z kolei prof. Ptaszyńska, rozpoczęła badania nad poszukiwaniem naturalnych substancji zwalczających nosemozę u pszczół miodnych. Pewnego dnia opowiedziała mi o tragicznej sytuacji pszczół i potencjalnym ich wyginięciu, co wzbudziło mój niepokój. Zgodnie stwierdziliśmy, że warto poszukać związków pochodzenia roślinnego, które mogą stymulować układ odpornościowy pszczół. Efektem wieloletnich badań było opracowanie preparatu zwalczającego nosemozę pszczół, który jest dostępny w ofercie rynkowej od 2018 r.

Współpraca nie zakończyła się na jednym projekcie. Naukowcy rozpoczęli badania  nad roślinami z rodzaju konopie, które są przedmiotem zainteresowania dra Kuźniewskiego. Nieoczekiwanie okazało się, że ekstrakty wodne i etanolowe zwiększają przeżycie pszczół w warunkach narażonych na obecność pestycydów. Esencje z liści, łodyg i korzeni badacze pozyskali metodą ekstrakcji wspomaganej ultradźwiękami z zastosowaniem wody i wodnych roztworów alkoholi jako rozpuszczalników. Następnie ekstrakty zostały zliofilizowane i użyte do badań sprawdzających przeżywalność pszczół w warunkach stymulowanych ekstraktem i pestycydem. Naukowcy rozpuścili esencję z konopi w pokarmie, czyli syropie glukozo-fruktozowym lub mieszaninie miodu z cukrem pudrem.

Model badawczy objął 30 standardowych klatek, w których umieszczono po 40 pszczół. Ekstrakt podawano przez osiem dni, siódmego dnia pszczoły zostały skażone odpowiednio imidakloprydem lub acatemiprydem i przez dwa dni karmione były pokarmem z ekstraktem. Przeżywalność pszczół w poszczególnych klatkach porównano z przeżywalnością pszczół w próbie kontrolnej, niestymulowanej preparatem. Tam też odnotowano najwięcej martwych pszczół - średnie arytmetyczne wyliczone z trzech klatek na koniec doświadczenia, wynosiły odpowiednio pięć oraz siedem żywych pszczół. Natomiast najmniej martwych owadów było w grupach, którym podawano ekstrakt etanolowy lub wodny z liści konopi siewnych (Cannabis sativa L.) - liczba żywych pszczół na koniec doświadczenia wynosiła 19 i 16.

Naukowcom trudno jednoznacznie odpowiedzieć na pytanie, czy ekstrakt z konopi może chronić pszczoły przed szkodliwym działaniem wszystkich pestycydów czy tylko wybranych.

Zróżnicowanie chemiczne pestycydów jest bardzo duże, z tego względu należałoby przeprowadzić badania środowiskowe na obszarach charakteryzujących się rozwiniętą produkcją rolną opartą o polikultury, z czym wiąże się różnorodność stosowanych pestycydów – wyjaśnia prof. Załuski. - Takie badania trwają zazwyczaj dwa, trzy lata i wymagają sezonowego podawania pszczołom mieszaniny pokarmu i ekstraktu. W naszych doświadczeniach wykorzystywaliśmy dwa najczęściej stosowane pestycydy z grupy neonikotynoidów: imidaklopryd oraz acetamipryd.

Nieoczekiwanie okazało się, że pozyskane wodnym roztworem alkoholu etylowego ekstrakty z korzeni, liści lub łodyg roślin z rodzaju Cannabis zarówno przedłużają życie pszczół narażonych na pestycydy z grupy nikotynoidów, jak i powodują spadek ilości zarodników chorobotwórczych grzyba Nosema spp, co znacznie ogranicza rozwój nosemozy u pszczoły miodnej.

Naukowcy w kwietniu 2020 r. złożyli dwa zgłoszenia patentowe w Polsce, a obecnie przygotowują międzynarodowe zgłoszenia patentowe. Jeśli znajdą licencjobiorcę, w okresie najbliższych dwóch-trzech lat produkt powinien pojawić się na rynku.