꿀벌은 스스로 장내 세균에 영양을 공급합니다.

[우성(旴成) 평택]

꿀벌은 자신의 장내 세균에 영양을 공급합니다

새로운 연구에 따르면 꿀벌은 자신의 장내 세균을 유지하기 위해 화합물을 합성할 수 있다고 합니다.

소식
게시일: 2024년 1월 17일

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레오 베어-맥기니스


새로운 연구에 따르면 꿀벌은 자신의 장내 세균을 유지하기 위해 화합물을 합성할 수 있다고 합니다.

Nature Microbiology 에 게재된 연구에서는 단순한 설탕물 식단을 먹은 꿀벌의 내장에 Snodgrassella alvi 박테리아가 서식할 수 있음을 발견했습니다 . 이 종은 설탕을 대사하여 성장할 수 없다는 사실에도 불구하고 말입니다.

로잔 대학의 연구자들은 벌의 장내 대사산물을 직접 측정하여 이 이상한 관찰을 설명했습니다. 그들은 벌의 내장에서 합성된 화합물이 S. alvi 의 번성을 유지한다는 사실을 발견했습니다.

바쁜 꿀벌

인간과 마찬가지로 꿀벌 의 내장에는 다양한 박테리아가 서식할 수 있습니다. 이 주택에는 상호 이익이 있습니다. 미생물은 서식지를 얻고, 숙주는 음식을 처리하고 영양분을 흡수하는 데 도움을 받습니다.

꿀벌의 내장에 살 수 있는 20종의 박테리아 중 대부분은 꽃가루를 먹고 삽니다. 그러나 S. alvi는 기능적인 해당과정 경로가 부족하기 때문에 그렇게 할 수 없습니다.

그렇다면 미생물이 설탕을 섭취할 수 없는데 왜 꿀벌의 내장에 서식하게 되는지 궁금할 수도 있습니다.

이 질문에 대답하기 위해 로잔 연구자 그룹은 먼저 꿀벌 그룹에게 두 가지 식단, 즉 단순한 식단(설탕수) 또는 복잡한 식단(설탕물과 꽃가루) 중 하나를 먹이는 것으로 시작했습니다. 그런 다음 그들은 S. alvi 와 다른 Gilliamella 박테리아 종을 꿀벌에 접종 하고 미생물이 어떻게 지내는지 기다렸습니다.

놀랍게도 연구팀은 S. alvi가 꿀벌의 내장에 정착하고 번성하는 데 단순 설탕물 식단이 충분하다는 사실을 발견했습니다.

이 흥미로운 발견을 설명하기 위해 연구자들은 꿀벌의 내장이 S. alvi 에게 생존에 필요한 영양분을 직접 제공한다는 가설을 제안했습니다.

이 이론을 테스트하기 위해 연구진은 가스 크로마토그래피-질량 분석법(GC-MS)을 사용하여 꿀벌 내장에서 추출한 대사산물을 분석했습니다. 연구자들은 설탕물만 먹인 꿀벌의 내장에서도 높은 수준의 구연산염을 발견했습니다. 구연산염은 꽃가루를 먹인 꿀벌 내장에서 낮은 양으로 발견되는 화합물입니다.

"우리는 S. alvi 의 일부 기질 이 아미노산 이화작용(즉, 요소, 키누레닌, 3-하이드록시-3-메틸글루타레이트)으로 인한 전형적인 분해 산물인 반면, 다른 기질은 당의 호흡에서 파생된 카르복실산(즉, 구연산염, 말산염)이라는 것을 관찰했습니다. " 로잔 대학의 미생물군집 과학자인 Andrew Quinn 박사는 Technology Networks 에 말했습니다 . " S. alvi 의 일부 기질은 포도당에서 새로 합성 되는 반면 다른 기질은 식단의 필수 화합물에서 대사됩니다."

따라서 Quinn과 그의 동료들은 설탕물을 먹인 꿀벌의 내장이 S. alvi 가 섭취할 수 있는 구연산염과 기타 화합물을 합성했다고 가정했습니다.

"우리 실험 설계의 우아한 특징은 여러 실험에서 꿀벌을 설탕물만 먹도록 제한하는 것이었습니다."라고 Quinn은 덧붙였습니다. "이를 통해 우리는 설탕 대사에서 합성될 수 없는 화합물조차도 벌에 의해 지속적으로 장으로 다시 방출된다는 것을 알 수 있었습니다."

이 아이디어를 확인하기 위해 팀은 스위스 로잔 연방 기술 연구소(EPFL)의 인근 연구소에 도움을 요청했습니다. 유럽에서 몇 안 되는 장비 중 하나인 실험실의 나노 규모 2차 이온 질량 분석기를 사용하고 탄소 동위원소 원자가 포함된 포도당 식단을 꿀벌에게 먹임으로써 연구팀은 꿀벌의 구연산염과 기타 S. alvi 기질을 관찰할 수 있었습니다. 내장에는 탄소 동위원소가 풍부했습니다. S. alvi 기질 이 아닌 키누레닌과 같은 다른 화합물은 농축되지 않았습니다.

이러한 발견은 꿀벌이 식이 포도당을 S. alvi 기질로 전환하고 있음을 입증한 것으로 보입니다.

Quinn은 “박테리아 기질을 장으로 내보내면 벌은 여러 가지 방법으로 이익을 얻을 수 있습니다.”라고 말했습니다. “1) 미생물군을 사용하여 귀중한 영양소를 효율적으로 재활용하고, 2) 미생물군을 사용하여 독성 대사산물을 분해하고, 3) 장내 미생물군을 사용하여 필수 영양소를 합성하고, 4) 기회감염 병원체가 아닌 토착 공생균의 군집화를 선호하도록 장 환경을 제어합니다. ”

Quinn에 따르면 꿀벌의 소화 메커니즘은 기후 변화와 살충제에 대한 곤충의 취약성에 영향을 미칠 수도 있습니다.

“그들의 취약성은 벌과 장내 미생물 사이의 복잡한 대사 시너지 효과가 중단되어 발생할 수 있습니다.”라고 Quinn은 덧붙였습니다. “우리는 제초제 글리포세이트에 노출되면 꿀벌이 병원균에 더 취약해지고 장내 S. alvi 의 양이 감소한다는 것을 이미 알고 있습니다. 이제 이러한 새로운 발견을 바탕으로 우리는 이러한 긴급한 질문에 대한 답을 찾고 있습니다.”


https://www.technologynetworks.com/applied-sciences/news/bees-nourish-their-own-gut-bacteria-382859

참고 자료: Quinn A, El Chazli Y, Escrig S, Daraspe J, Neuschwander N, McNally A, Genoud C, Meibom A, Engel P. 숙주 유래 유기산은 꿀벌 공생체 Snodgrassella alvi 의 장내 식민지화를 가능하게 합니다 . Nat 미생물 . 2024. 도이: 10.1038/s41564-023-01572-y

레오 베어-맥기니스
과학 작가 겸 편집자
Leo는 환경 및 식품 연구에 중점을 둔 과학 작가입니다. 그는 뉴캐슬 대학교에서 생물학 학사 학위를, 에든버러 대학교에서 과학 커뮤니케이션 석사 학위를 취득했습니다.