De eerste vraag die iedereen wil weten is: hoe?
gerelateerde inhoud
- Hoe uw lokale bestuivers op tien eenvoudige manieren te beschermen
- In de Colorado Vault die ervoor zorgt dat uw favoriete voedingsmiddelen niet uitsterven
"Ik ben verrast dat het zo lang duurde voordat je het vroeg, " zegt Brandon Hopkins lachend. De 35-jarige entomoloog bereidt monsters voor om te verzenden naar het USDA Agricultural Research Service National Laboratory for Genetic Resources Preservation in Fort Collins, Colorado, een faciliteit die is toegewijd aan het veiligstellen van onze voedselvoorziening door het verzamelen van genetisch materiaal van landbouwsoorten. "Je knijpt ze gewoon uit, en het spul springt eruit, " zegt hij.
Hopkins is de bijenteelt en laboratoriummanager van het bijenteeltprogramma van de Washington State University, en het 'spul' waar hij het over heeft, is honingbijsperma.
Ja, sperma. Hopkins brengt veel van zijn tijd door met het bezoeken van imkers en het verzamelen van zaadvocht van drones, de mannelijke honingbijen die voornamelijk bestaan om bijen te impregneren. Of, zoals Hopkins het zegt: “Ze vliegen geslachtsdelen. Ze verzamelen geen nectar; ze verzamelen geen stuifmeel. Het enige wat ze doen is maat. '
Hij geeft er de voorkeur aan om drones te vangen tijdens de vlucht, wanneer ze terug zijn van hun dagelijkse pogingen om met een koningin te paren. Tussen 13 en 17 uur - hun vliegtijd - zet hij gaasschermen voor de ingangen van de kasten. Werkbijen zijn klein genoeg om door de schermen en terug in hun woning te komen, maar drones kunnen dat niet. Terwijl ze zich vastklampen aan de verdelers, springt Hopkins in actie, verzamelt de angelloze bijen in kooien en plaatst ze een voor een onder de microscoop.
Hij legt zijn proces uit: “Als je een man knijpt, als hij volwassen is, springt zijn geslachtsdeel eruit. En dan, drijvend op een beetje slijm, is ongeveer één microliter sperma. ”Helaas brengen drones in de natuur zoveel bloed en energie in de voortplanting dat ze sterven na een succesvolle paring. En dit is wat Hopkins in het lab nabootst: "We persen ze tot het punt waarop ze sterven", zegt hij. Het kost Hopkins ongeveer een uur om 300-500 drones te verwerken en een enkele 100-microliter buis met hun reproductieve vloeistof te vullen.
De vervolgvraag is natuurlijk: waarom? Dat wil zeggen: waarom verzamelen wetenschappers in de wereld bijensperma?
Kortom, als een hedge voor de toekomst. "Er kunnen unieke en waardevolle [varianten van een gen] zijn die op dit moment misschien niet merkbaar waardevol zijn", maar zou ongelooflijk belangrijk kunnen worden in het licht van een nog onbekende onbekende dreiging, zegt Hopkins over het genetische materiaal dat hij verzamelt. Het meeste sperma wordt ingevroren, gecatalogiseerd en opgeslagen in Fort Collins, waar de hoop is dat het nog jaren, misschien tientallen jaren levensvatbaar zal blijven, gewoon wachtend om te worden ontdooid zodat het een honingbij ver in de toekomst kan impregneren.
Of niet zo ver in de toekomst. Honingbijen worden al geconfronteerd met tal van bedreigingen: plagen en ziekten, pesticiden en fungiciden, voeding en de manier waarop kolonies worden beheerd, zowel in termen van bijenteelt en fokkerij als genetica. Bovenaan de lijst staat een parasitaire mijt genaamd Varroa destructor, die zich voortplant in honingbijenkolonies en zijn sinistere naam eer aan doet door het bloed van volwassenen op te zuigen en larven te ontwikkelen. Het is verwoestende bijenpopulaties sinds het voor het eerst werd ontdekt in de Verenigde Staten in 1987.
Door de cijfers is de situatie verschrikkelijk. Volgens de USDA National Agricultural Statistics Service hadden we eind jaren veertig bijna 6 miljoen beheerde bijenkorven in de Verenigde Staten. Tegen 2008 daalde dat aantal tot iets meer dan 2 miljoen - en is daar sindsdien gebleven. Het sperma dat Hopkins verzamelt, zou dan kunnen helpen toekomstige generaties honingbijen te beschermen of zelfs uit te breiden - wat betekent dat miljarden dollars aan landbouwgewassen moeten worden bewaard en een onschatbare rijkdom aan biodiversiteit voor de planeet.
.....
Brandon Hopkins, hard aan het werk om bijen sperma te verzamelen. (Steve Sheppard) Terwijl in de Verenigde Staten ongeveer 4.000 inheemse bijen wonen, is onze favoriete bestuiver in de landbouw de niet-inheemse honingbij, die afkomstig is uit Zuid- en Zuidoost-Azië. Dat komt omdat honingbijen productief zijn en bestuivers voor meerdere doeleinden, zegt Bob Danka, de onderzoeksleider van het USDA Honey Bee Lab in Baton Rouge, Louisiana. Terwijl sommige bijen een enkele plantensoort bestuiven, voederen honingbijen op meer dan 100 commerciële gewassen en leveren ze bijna $ 3.000 aan bestuivingsdiensten per hectare per gewas.
In de VS verwerken honingbijen "zoiets als 90 procent van de bestuiving", legt Danka uit, en een kolonie heeft een gemiddelde zomervolume van meer dan 60.000 bijen. "Andere bijen kunnen niet in voldoende grote aantallen bestaan om enorme oppervlakten van gewassen te bestuiven, " zegt hij. De bijen kunnen ook relatief gemakkelijk in en uit verschillende locaties worden verplaatst, wat essentieel is voor gewassen zoals amandelen, die kruisbestuiving vereisen.
Tussen februari en maart van elk jaar wordt 80 tot 90 procent van de beschikbare commerciële bijen van het land - ongeveer 1, 8 miljoen kolonies - naar Californië getransporteerd om amandelbloesems te bestuiven. Maar daar stopt het werk niet. Deze bijen worden het hele jaar door gebruikt voor hun arbeid, schrijft Ferris Jabr in Scientific American :
“Na de amandelbloei brengen sommige imkers hun honingbijen naar kersen-, pruimen- en avocadoboomgaarden in Californië en appel- en kersenboomgaarden in de staat Washington. In de zomer trekken veel imkers naar het oosten naar velden met alfalfa, zonnebloemen en klaver in Noord- en Zuid-Dakota, waar de bijen het grootste deel van hun honing produceren voor het jaar. Andere imkers bezoeken pompoenen in Texas, clementines en mandarijnen in Florida, veenbessen in Wisconsin en bosbessen in Michigan en Maine. Langs de oostkust bestuiven migrerende imkers appels, kersen, pompoenen, veenbessen en verschillende groenten. Tegen november beginnen imkers hun kolonies naar warme plaatsen te verplaatsen om de winter te wachten: Californië, Texas, Florida en zelfs temperatuurgecontroleerde aardappelkelders in Idaho. ”
Deze overdreven afhankelijkheid van honingbijenarbeid heeft echter zijn gevaren. "Wij, in Noord-Amerika, hebben ons in deze hoek geschilderd met honingbijen vanwege moderne landbouwmethoden en onze behoefte om grote hoeveelheden gewassen efficiënt te produceren, " zegt Danka. En het werk begint de bijen te benadrukken: "De druk op hen is heel reëel en het lijkt erger te worden."
Tegenwoordig denk je misschien dat deze bijen volledig afhankelijk zijn van mensen. "Toen Varroa-mijten naar de VS kwamen, elimineerde het 99 procent van de wilde populatie honingbijen, " zegt Hopkins. "Sommigen zeggen dat er nu geen wilde honingbijen zijn omdat ze niet kunnen overleven zonder menselijke tussenkomst. Ze zijn als een tamme soort."
Deze codependente relatie met mensen wordt onthuld in veranderingen in bijenvoeding. Bijen zijn net als wij: ze hebben een gevarieerd dieet nodig om te gedijen. Naarmate onze voeding minder divers is geworden, zijn die van hen ook. De uitbreiding van de geïndustrialiseerde landbouw en de toename van monocrops gekweekt in monocultuur betekent dat er weinig diversiteit is in de planten waaruit bijen stuifmeel en nectar produceren. De leefgebieden waar ze voedsel zoeken zijn veranderd in wat Marla Spivak, een professor in de entomologie aan de Universiteit van Minnesota, omschrijft als 'voedselwoestijnen'.
De uitdaging wordt verergerd, legt Spivak in een TED-talk uit 2012 uit door de convergentie van vraag en aanbod. Tegelijkertijd ervaren we een afname van de bijenpopulaties, maar we groeien ook een groeiend aantal gewassen die daarop vertrouwen. In de laatste halve eeuw, zegt ze in haar toespraak, "is er een toename van 300 procent in de productie van gewassen die bijenbestuiving vereist." Vorig jaar verloren Amerikaanse imkers ongeveer 40 procent van hun honingbijenkolonies.
.....
Gecryopreserveerde buizen van honingbijsperma opgeslagen in het genetische conserveringscentrum van het USDA in Fort Collins, Colorado. (Simran Sethi) Dat is de reden waarom de USDA's Agricultural Research Service in 2016 besloot honingbijsperma toe te voegen aan haar Fort Collins-collectie, die ook een scala aan andere materialen opslaat - van zaden en stengels tot bloed van dieren en embryo's - die essentieel zijn voor de instandhouding van onze binnenlandse voeding levering. "Het maakt deel uit van [onze] reactie op de voortdurende crisis waarmee de imkers van het land worden geconfronteerd, " schreef de instelling in haar online post waarin de lancering werd aangekondigd.
De man belast met het glamoureuze werk van het verzamelen van het sperma? Brandon Hopkins.
In 2008 rondde de moderne honingbijspermacollector een mastergraad in biologie af aan de Eastern Washington University, gericht op de reproductieve biologie van kikkers en muizen. Toen Hopkins hoorde over de uitdagingen waarmee bijenpopulaties werden geconfronteerd, besloot hij echter een methode te onderzoeken die is gebruikt om het sperma van koeien en andere dieren te bewaren: cryogeen invriezen. Traditioneel werden bijensperma-monsters geëxtraheerd, bij kamertemperatuur bewaard en ongeveer twee weken levensvatbaar gehouden.
"Ik had nog nooit echt een honingbijenkorf gezien", zegt Hopkins. “Maar gelukkig had de adviseur van mijn meester lang genoeg in de zoogdierwereld gewerkt - met vee en schapen en geiten en al dat soort dingen - en hij zei: 'Het hoeft niet perfect te zijn, het moet gewoon werken .' In plaats van te wachten op een perfect systeem, gingen we verder en deden het. ”
Hopkins legt zelfs uit dat ze honingbijsperma invriezen, ondanks het feit dat in een van de laatste artikelen over cryopreservatie uit de jaren 1980 werd verklaard dat de resultaten niet goed genoeg waren en dat onderzoekers moesten stoppen met het nastreven van die opslagmethode. Toch haalde Hopkins een enkele capillaire buis sperma (100 microliter), bevroor het en had "behoorlijk goed succes."
Dit gebeurde op hetzelfde moment dat Steve Sheppard, onderzoeker van de Washington State University, hoofd van het WSU Apis Molecular Systematics Laboratory, in het veld was en vers materiaal van dezelfde variëteit verzamelde. Dat jaar had hij de enige vergunning gekregen van USDA om sperma van mondiale bijenpopulaties in de Verenigde Staten te importeren. Die monsters werden de basis van wat de grootste verzameling bijenkiemplasma ter wereld is geworden, opgeslagen op de WSU en ondersoorten bevat die inheems zijn in Europa, West-Azië en Midden-Europa.
Sheppard werd vervolgens de promovendi van Hopkins en ze begonnen samen te reizen, bijen sperma te verzamelen en het ter plekke in te vriezen. Het werk bracht unieke uitdagingen met zich mee. "Het probleem met vers sperma is dat je maar één kans krijgt, " legt Hopkins uit. “Het is erg duur en tijdrovend om in het buitenland te verzamelen. Dan gebruik je het en heb je misschien een koningin die zelfs geen nageslacht produceert. '
Maar het heeft ook zijn vruchten afgeworpen: Hopkins zegt dat het materiaal dat vijf jaar geleden is verzameld en ingevroren "hetzelfde is alsof het vijf dagen bevroren was".
Toen hem werd gevraagd of hij dit ooit als zijn levenswerk had gezien, was Hopkins duidelijk: "Nee. Zeker niet. 'Maar hij ziet de ongelooflijke waarde in het werk dat hij doet. "Het leuke van de opname van cryopreservatie in de bijenteelt is dat we hiermee in ruimte en tijd kunnen fokken, " zei Sheppard in een e-mail. “We kunnen genetica ophalen jaren nadat het is opgeslagen. Je kunt je dus voorstellen dat we in 2030 de bijen zouden kunnen oversteken naar materiaal uit 2015 dat we hebben opgeslagen in de tank met vloeibare stikstof. ”
En daarom is het belangrijk om materiaal te bewaren dat zowel commercieel levensvatbaar als divers is. “Hoewel ik niet echt denk dat we plotseling al onze honingbijen zullen verliezen en deze bevroren voorraad moeten aanboren om de planeet met bijen te bevolken, is het jammer dat we dit niet eerder deden, zeg, Varroamijten kwamen, 'zegt Hopkins. "We hebben een enorme hoeveelheid genetische diversiteit in de Amerikaanse bevolking verloren die we niet echt terug kunnen krijgen omdat we geen bevroren materiaal hadden."
Om terug te keren naar dat niveau van diversiteit, zegt hij, is er meer werk aan de winkel. "Honingbijen zijn nu een agrarische binnenlandse soort", zegt Hopkins. “Ze hebben hetzelfde onderzoek en dezelfde aandacht nodig als bijvoorbeeld vee. Het zou geweldig zijn als ze beter zouden worden erkend - in conservering, foktechnieken, selectie, alles wat nodig is om ze te verbeteren. "
