熱波とミツバチの繁殖力：重要な発見

熱波が増えてきて、さらに強くなってるね。これって、たくさんの昆虫や動物の繁殖能力に脅威を与えてるんだ。夏の熱波の時に35〜45°Cの高温になると、小麦粉コガネやショウジョウバエ、マルハナバチ、ミツバチなど、いろんな昆虫の繁殖能力に悪影響を及ぼすんだ。ミツバチは農業に欠かせない存在だから、彼らの繁殖に何か影響があるのは特に心配だよ。

ミツバチは農業での受粉に広く利用されてる。どんな気候でも適応できるけど、女王蜂とオスバチ（ドローン）は熱の影響で繁殖能力を失う危険があるんだ。女王蜂はある程度の熱に耐えられるけど、38°Cを超えると2時間以上も耐えると、貯めてる精子に影響が出ちゃう。ドローンは熱に敏感で、高温で死んじゃうこともある。繁殖に重要なのに、彼らが熱でどれだけ生き残れるか、繁殖能力がどう影響されるか、よくわからないんだ。

過去の研究では、ドローンは熱に敏感だけど、その感受性が研究ごとに違うんだ。一つの研究では、42°Cで6時間の実験でドローンの半分が生存したって報告されてるけど、別の研究では、同じ温度での短時間の実験で生存率は23%だったんだ。これらの違いは湿度やドローンの出身地など、いろんな要因が関係してるかもで、異なる地域のドローンが気候に適応してる可能性があるんだ。

研究によると、ミツバチが熱にどれだけ耐えられるかに遺伝的な関連があるかもしれないって。例えば、サウジアラビアのあるミツバチ亜種は、ヨーロッパの亜種よりも高温に強いんだ。でも、この熱耐性が繁殖できる個体やさまざまな集団に当てはまるか、まだわかってないんだ。これがわかれば、気候変動にどう対応するか予測できるかもしれない。

さらに、暑い気候は病気との相互作用にも影響を与えるかもしれなくて、それが繁殖に影響する可能性があるんだ。証拠によると、熱ショックタンパク質がミツバチや他の昆虫の抗ウイルス反応に重要な役割を果たすんだって。一つの研究では、ウイルス感染後に作業ミツバチを熱にさらすことで、感染を排除する能力が向上することが示されたんだ。この効果はドローンには確認されてなくて、繁殖への影響もまだ不明なんだ。

長期データを見ると、特に熱帯地域では熱波の日数が増加しているのがわかる。でも、極端な暑さは温帯地域にも影響を及ぼす可能性があるんだ。例えば、2021年に西カナダで大きな熱波が発生して、養蜂家にネガティブな影響を与えたんだ。だから、涼しい地域の養蜂家も、今まで必要なかった熱管理技術を導入しなきゃいけなくなるかもしれない。これには、巣箱の断熱や日陰を作るような機械的な方法が含まれるかもで、短時間の熱波に耐えるために役立つんだ。

南カリフォルニアも厳しい温度に移行してきてる。元々半乾燥地域として分類されてたけど、今では乾燥気候の特徴が見られるようになり、1950年以降はますます頻繁に熱波が起きてる。特に、南カリフォルニアの未管理のミツバチは約25%がアフリカンの血を引いてるんだ。アフリカンミツバチは暑い気候で繁栄するので、この地域のミツバチは熱や干ばつに適応してると期待されてるんだ。

この研究は、ミツバチのドローンの熱耐性に影響を与える要因を調査することを目的としていて、特に個体の起源、体のサイズ、ウイルス感染の影響を見ていくよ。いろんな実験を通じて、異なる地域のドローンの生存率を評価して、体重、ウイルス感染、繁殖能力との相互作用を分析するつもりなんだ。

#方法

この研究の実験は、ブリティッシュコロンビア大学（UBC）、カリフォルニア大学リバーサイド（UCR）、ノースカロライナ州立大学（NCSU）の3つの場所で行われたよ。

#UBCの女王蜂の供給とミツバチコロニー

2022年3月に、UBCの巣箱でのヴァロアダニのレベルを評価したんだ。高いダニ数のコロニーは、ドローンの生産に与える影響を最小限に抑えるために処理されたよ。2022年4月に、オーストラリアとウクライナからミツバチの女王を輸入したんだ。短期間の慣らしの後、これらの女王は準備されたコロニーに導入された。いくつかのコロニーはすでにアメリカからの女王がいて、合計15になった。最終データセットは、6つの成功したコロニーからのドローンで構成されてる。

すべてのコロニーには、成長を促すために砂糖シロップと花粉パティの混合物が与えられたよ。5月には、ドローンの巣に卵を産ませるために女王を閉じ込めた。期間が過ぎた後、新しく出てきたドローンに印をつけて識別したんだ。

6日後、印をつけたドローンをケージに集めてさらにテストしたよ。ケージは熱ストレス下での生存を監視するために制御された環境に置かれてた。

#サバイバルチャレンジ1：カリフォルニア、オーストラリア、ウクライナのドローン

翌日、ケージの半分を熱インキュベーター（42°C）に入れて、残りはコントロールインキュベーターに置いといた。4時間後、生存してるドローンと死んでるドローンの数を記録したよ。死んでるドローンは重さを測って、生きてるドローンも麻酔後に重さを測った。すべてのドローンは後で処理するために凍らせたんだ。

#精子の生存能力チャレンジ

精子の生存能力テストのためにドローンを選んだんだ。麻酔後、精巣嚢を取り出して分析準備をしたよ。サンプルは2つのチューブに分けて、1つは熱処理用、もう1つはコントロール用にした。各インキュベーターで4時間後、蛍光染色技術を使って精子の生存能力を評価したんだ。

#ブリティッシュコロンビアのドローン評価

2022年7月に、ブリティッシュコロンビアの6つの異なる生産者からドローンを集めたよ。ドローンは成熟度に基づいて慎重に選ばれて、特別なケージで健康と生存能力を保ちながら運ばれたんだ。

#UCRの女王蜂の供給とミツバチコロニー

2023年4月と5月に、ノーザンカリフォルニアの供給元からミツバチを調達して、実験用にスウォームを救助したんだ。これらのコロニーはよく餌を与えられて、健康なドローンの生産を確保するために害虫処理も行われたよ。コロニーは卵の産卵やドローンの発達を監視されてた。

#サバイバルチャレンジ2

最初のサバイバルチャレンジと同様に、ドローンは熱とコントロール条件に置かれて生存率を監視したよ。

#NCSUの時間別温度配列

最後の実験では、NCSUでドローンを調達して、さまざまな温度と曝露時間で精子の生存能力を評価したんだ。収集後、ドローンの精子を取り出して、処理して、異なる熱レベルで生存能力を評価したよ。

#プロテオミクス分析

最初のサバイバルチャレンジで生き残ったドローンのサブセットについて、体のサイズに関連するタンパク質の発現を調べたんだ。粗タンパク質を抽出して、質量分析を通じて分析したことで、タンパク質の発現と熱曝露の関連を理解するのに役立ったよ。

#統計分析

生存率、精子の生存能力、ドローンの集団間でのタンパク質発現の違いを評価するために、さまざまな統計テストを実施したんだ。この分析は、熱耐性についての仮説を確認したり反証したりするのに役立ったんだ。

#結果

#熱耐性と体のサイズ

実験から、体重が重いドローンは熱の挑戦に生き残る可能性が高いことがわかったよ。遺伝的背景に関係なく、体重が大きい方が高温でも生存する傾向があるんだ。地理的起源に関連する生存の違いは最初の実験では有意ではなかったけど、2回目の実験では、南カリフォルニアの管理されてない野生のコロニーのドローンが商業用ドローンよりも熱耐性が良いことがわかったんだ。

興味深いことに、小さいドローンは熱曝露中に死ぬ可能性が高かったんだ。この逆説的な発見は、体重が生存と温度ストレスへの耐性に与える影響について疑問を投げかけるものだよ。

#精子の生存能力と熱耐性

精子の分析によると、体重が重いドローンが必ずしも熱に強い精子を産むわけではないことがわかったよ。実際、異なる地理的起源から採取した精子は熱耐性のレベルが異なってた。自然感染、特にDWV-Bが精子の生存能力に影響を与えてるようだね。

DWV-Bに感染したドローンは、感染してないドローンに比べて意外にも精子の生存能力が高かったんだ。この結果は、ウイルス感染が何らかの形で熱に対する精子の耐性を高める可能性があるって仮説を生んだよ。

#プロテオミクス findings

プロテオミクス分析では、熱ショックによってタンパク質の発現に大きな変化が見られて、熱処理に応答して多くのタンパク質が異なって発現してた。ただ、体のサイズとストレス関連タンパク質の発現の間に一貫した関係は見つからなかったのが意外だったよ。

#ウイルス感染とその影響

最後に、ウイルスに感染したドローンは、健康なドローンに比べて熱ストレスに対する精子が敏感になることがわかったんだ。このネガティブな影響は、いくつかの感染が特定の耐性の側面を強化するかもしれないけど、他の重要な機能を減退させる可能性があることを示唆してるよ。

#考察

私たちの研究は、ミツバチのドローンの熱耐性に影響を与える要因の複雑さを強調してるんだ。体重は熱曝露中の生存において重要な役割を果たしてて、大きなドローンの方が高温でも生き残る可能性が高いことがわかったよ。意外なことに、ウイルス感染は繁殖能力に対して保護的な影響と有害な影響の両方を持ち得るってこともわかったんだ。

気候変動が熱波を増加させている世界で、ミツバチのこうしたダイナミクスを理解することは重要なんだ。私たちの発見は、養蜂家がミツバチの遺伝的背景を考慮し、上昇する温度に対する耐性を高めるための管理戦略を検討する必要があることを強調しているよ。

#結論

要するに、ミツバチのドローンの熱耐性に関する調査で、体重、遺伝的起源、ウイルス感染の生存と繁殖に与える相互作用に重要な洞察を得たんだ。変化する気候に直面した今、これらの発見は、受粉や食料生産に欠かせないミツバチの個体数を維持するための将来の繁殖と管理戦略に役立つはずだよ。この分野でのさらなる探求が、世界中のミツバチコロニーの健康と安定性を確保するために重要な必要性であることは間違いないよ。