superbie Jakten på en

Transkript

1 Honningbier er verdens viktigste bestøvere, men mange bukker under for sykdom og midd. Nå vil forskerne avle fram en mer hardfør modell. En ny honningbie kommer ut av en ynglecelle. I løpet av sitt seks uker lange liv vil denne arbeiderbien samle inn mat, produsere honning og hjelpe den neste generasjonen til verden. BILDEt er framstilt Av 23 DIGITALT SAMMENSATTE FOTO KILDE: BILLY SYNK, HARRY H. LAIDLAW JR. HONEY BEE RESEARCH FACILITY, UC DAVIS Jakten på en superbie

2 En liten dråpe av insektmiddelet phenothrin plasseres på en honningbie som ligger bedøvd i et pappbeger. Eksperimentet utføres av Louisiana State University og landbruksdepartementet i USA og har som formål å undersøke virkningen av dette kraftige middelet. Honningbier vender hjem til kubene, når mørket kommer, og de kommer derfor sjelden i berøring med slike kjemikalier fordi det normalt sprøytes med dem om natten. Men forskere har oppdaget at selv bitte små mengder kan ha negativ virkning for honningbiene. KILDE: FRANK RINKEVICH, LOUISIANA STATE UNIVERSITY, louisiana 54 national geographic month 2011 Quest for a Superbee 55

3 Mat til alle /mat Denne artikkelen er en del av National Geographics tema Mat til alle, som over fem år løpende vil sette fokus på hvordan det vi spiser gjør oss til det vi er. Av Charles C. Mann Foto Anand Varma Broder Adam må ha vært klar over at det var et uheldig tidspunkt han ble birøkter på. Det var i 1915, han var 16 år og novise i abbediet Buckfast Abbey sørvest i England. Plutselig massedød blant bier har blitt registrert gjennom mange hundre år, men katastrofen som den unge munken stod overfor, var uten sidestykke. En mystisk sykdom hadde utslettet nesten alle bifarmer på Isle of Wight og holdt nå på å utslette biene i resten av England. Broder Adam konstaterte at bikubene hans plutselig var tomme, og at biene krøp rundt under dem ute av stand til å fly. Det året mistet han 29 av abbediets 45 bikuber. Forskere linket senere sykdommen sammen med et hittil ukjent virus, men de kom for sent til å redde Storbritannias egen mørkebrune honningbie. Nesten alle overlevende bibestander var blandingsarter, som var avkom av lokale droner som paret seg med dronninger oppdrettet i utlandet. Blandingsartenes tilsynelatende større levedyktighet fikk broder Adam til å overveie å avle fram en sykdomsresistent bie. Etter mange års forberedelse fikk han sjansen i 1950, og de neste 37 årene reiste han gjen nom Europa, Midtøsten og Afrika og samlet inn over 1500 dronninger hardtarbeidende bier fra Nord-Tyrkia, svært forskjelligartede bier fra Kreta, isolerte bier fra oaser i Sahara, helt svarte bier fra Marokko, små, oransje bier fra Nilområdet og angivelig fredsommelige bier fra Kilimanjaro. Han tok med seg dette eksotiske menasjeriet til en avsidesliggende forskningsstasjon på den engelske landsbygda mange kilometer fra andre bier og deres uønskede gener. Etter utallige avlsforsøk uten at de ble forstyrret skapte han Buckfast-bien en superbie, som den ble døpt. Den var lysebrun og hardfør, stakk bare motvillig, produktiv og motstandsdyktig overfor Isle of Wight- syken. Fra 1980-tallet ble Buckfast-bier solgt over hele verden. Birøktere er sjeldne. Broder Adam hadde blitt noe enda sjeldnere: en berømthet blant birøktere. Men atter en gang ble honningbiene utsatt for angrep. En asiatisk midd som heter Varroa destructor hadde invadert Europa og USA. Bare en helt motstandsdyktig, genetisk begunstiget rase eller stamme vil være det endelige svaret på denne trusselen, erklærte broder Adam i Men før han kunne sette i gang arbeidet, hadde Buckfasts abbed som hardnakket mente at broder Adams voksende berømmelse var i strid med kallet hans fjernet ham fra stillingen hans. Han døde ulykkelig i Det var egentlig ikke noen som overtok hans plass i abbediet, sier Clare Densley, som for to år siden gjenopptok Buckfasts birøkterprogram. I mellomtiden forverret situasjonen seg for bier over hele verden. I 2007 begynte det plutselig å innløpe tallrike rapporter fra Europa og Nord- og Sør-Amerika om plutselig massedød i hele bikolonier. Mediene kalte det en trussel mot landbruket over hele verden og en katastrofe uten sidestykke for hele kloden. Overskriftene overdrev ikke: Insektbestøvning, særlig fra honningbier, er helt avgjørende for en tredel av verdens matforsyning. Biforskere mange inspirert av broder Adam jobbet på høytrykk for å få mer kunnskap om sammenbruddene i bibestandene. De fleste har konkludert med at de ikke skyldes et enkeltstående problem, slik man først trodde, men en dødelig kombinasjon av skadedyr, sykdomsframkallende stoffer, tap av levesteder og giftige kjemikalier. Varroa-midden er en viktig faktor. De fleste store birøktere bruker nå pesticider til I 2007 var mediene fulle av historier om plutselig massedød blant bier over hele verden. Nå mener de fleste forskere at årsaken er en blanding av skadedyr, sykdomsframkallende stoffer, pesticider og tap av levesteder. Den verste enkeltfaktoren er Varroa destructor, en asiatisk midd på størrelse med et knappnålshode som her ses oppå en bipuppe. å drepe midden med noe som i beste fall er en midlertidig løsning. For å unngå å bruke kjemikalier er noen biforskere i ferd med å vende tilbake til broder Adams metode: superbie versjon 2.0. Men denne gangen bruker de verktøy fra den moderne vitenskapen, bl.a. genteknologi. Andre går inn for den motsatte framgangsmåten, en som er enda mer naturlig enn broder Adams. Ingen kjemikalier, ingen genmodifisering la biene utvikle seg ved egen hjelp! HONNINGBIER ER SUPERORGANISMER. De er gruppebevisste. De har sitt eget språk: De er en av de få ikke-menneskelige dyreartene som kommuniserer med tegn idet de med dans viser artsfellene sine hvor det finnes mat. Folk som har med bier å gjøre, beskriver dem ofte slik, men tilføyer også at det ikke helt strekker til for å gi et fullstendig bilde av disse svært komplekse, fascinerende skapningene og det superorganiserte samfunnet deres. (Forts. side 63) 56 national geographic 5 /2015 BILDEt er FRaMSTILT Av 200 DIGITALT SAMMENSATTE bilder. KILDE: HARRY H. LAIDLAW JR. HONEY BEE RESEARCH FACILITY, University of Californía superbier 57

4 I et forskningslaboratorium under USAs landbruksdepartement holder tekniker Sharon O Brien fast i brodden på en bedøvet bidronning ved hjelp av en pinsett mens hun gjør klar til å sprøyte inn sæd i insektets eggleder (kanalen til eggstokkene). Forskerne forsøker å avle fram honningbier som er naturlig resistente overfor Nosema ceranae en asiatisk snyltesopp som angriper kolonier av honningbier i Europa og USA. 58 KILDE: USAs national landbruksdepartements geographic laboratorium for month forskning 2011 på honningbier, Louisiana Quest for a Superbee 59

5 Omgitt av oppvartende arbeiderbier stikker en dronning i en middresistent forsøkskoloni fram tungen for å bli fôret. Dronningen, som er avlet fram av forskere fra USAs landbruksdepartement, er en hygienisk bie det vil si at hun produserer arbeidere som instinktivt oppdager og dreper middinfiserte pupper. Forskere utvikler nå hygieniske bier som også har egenskaper som birøktere verdsetter: medgjørlighet, hardførhet og stor honningproduksjon. KILDE: USAs landbruksdepartements laboratorium for forskning på honningbier, Louisiana 60 national geographic month 2011 Quest for a Superbee 61

6 CALIFORNIA 6900 km 2 bestøves MANDLER WASHINGTON OREGON BRINGEBÆR GRAPEFRUKT BLOMKÅL APPLES EPLER TRANEBÆR AVOKADO AGURK GULROT MELON BLÅBÆR BROKKOLI KIRSEBÆR OLJEPLANTER* LØK EPLER MANDLER NEVADA 1,6 millioner bikuber bestøver mandler i februar og mars. SUNFLOWERS SOLSIKKER IDAHO UTAH SUNFLOWS SOLSIKKER ARIZONA Nesten 80 prosent av bikubene flyttes nordover 9300 km på forsommeren. 2 bestøves BLÅBÆR RAPSOLJE Noen bikuber flyttes øst- SOLSIKKER og sørover for å bestøve andre avlinger om NORTH DAKOTA MAINE sommeren og høsten. MONT. MONTANA MINNESOTA VERMONT WISCONSIN NEW HAMPSHIRE KIRSEBÆR SUNFLWS EPLER NEW MASSACHUSETTS WYOMING NEBRASKA YORK MICHIGAN RHODE ISLAND SOUTH TRANEBÆR DAKOTA CONNECTICUT IOWA PENNSYLVANIA NEW JERSEY DELAWARE ILLINOIS INDIANA OHIO WEST MELON COLORADO SOLSIKKER VIRGINIA MARYLAND KENTUCKY VIRGINIA WASHINGTON D.C. KANSAS NEW MEXICO Bier på farten Kommersielle birøktere transporterer hvert år bier tusenvis av kilometer rundt i USA for å bestøve blomstrende avlinger. Ifølge FNs Matvare- og Landbruksorganisasjon (FAO) er en tredel av alle planter eller planteprodukter vi spiser, avhengig av bier og andre bestøvere. OKLAHOMA Minst 90 % av hver av disse produktene til venstre trenger bestøvning fra honningbier. MISSOURI Andel pollinerte avlinger pr. stat (%) 5 1 til 2,2 til 1 Tall basert på 2010 USA dollars. Data inkluderer ikke Alaska og Hawaii. *Oljeplanter inkluderer raps og solsikke. NORTH CAROLINA TENNESSEE RAPSOLJE ARKANSAS SOUTH CAROLINA MISSISSIPPI GEORGIA ALABAMA LOUISIANA BLÅBÆR TEXAS SOLSIKKER MELON GRAPEFRUKT Bier overvintrer i det sørligste statene. Mindre enn,2 FLORIDA Markedsverdi på avlinger som er pollinert av honningbier Nødvendig bestøving for å produsere frukt og nøtter Bestøving som er nødvendig for å produsere frø for planting Typiske kommersielle honningbiruter Stater med bikolonitap på over 50 prosent. 0 NOK 29,5 milliarder NOK 59 NOK 88,5 NOK 118 NOK 147, km 2 bestøves 21 milliarder kr omsetter USAs mandelindustri for i året. Den ville ikke eksistert uten bienes bestøving. (Forts.) Med bestander på opptil individer er bikubene som små menneskebyer. Under brumming og summing sjekker de arbeidsomme dyrene Apis mellifera, som vitenskapen kaller dem blomster for bitte små dråper av et sukkeraktig sekret som kalles nektar. Biene slurper nektaren ned i honningmagen sin, som bryter ned sukkerstoffene. Hjemme i bikuben gulper de opp igjen den søte massen og ventilerer den med vingene sine for å få vannet til å fordampe. Det søte, klissete sluttproduktet honning lagres som vinterforråd eller stjeles av mennesker. Biolog Bernd Heinrich anslår at 500 g kløverhonning utgjør matutbyttet fra ca. 8,7 millioner blomster. Når man ser bier jobbe fullstendig målbevisst med å produsere honning, kan det være vanskelig å forstå at den aller viktigste rollen i naturen er noe de selv er helt uvitende om, nemlig å spre pollen. Pollen er i realiteten plantens hannlige del, som overfører DNA til blomstenes hunnlige del et avgjørende ledd i forplantningen. Planter kan spre pollen ved hjelp av vinden eller via dyr, for det meste insekter. Når Apis mellifera jakter nektar i blomster, henger det seg fast pollen i hårene på kroppen deres. Når de deretter besøker andre planter, faller noen av pollenkornene av og befrukter planten. Først da jeg besøker Adam Novitt, forstår jeg hvordan alt dette henger sammen. Adam Novitt er birøkter i Northampton, Massachusetts, i USA og har bikuber i den lille bakhagen sin inne i byen. Den lille bedriften hans drives på gammeldags vis og henvender seg særlig til folk som foretrekker lokalt produserte varer. Hvert eneste glass av hans Northampton-honning blir merket med det postnummeret der biene hans har vært på arbeid. Adam Novitt måtte vente hele to år på å få sine svært etterspurte Buckfast-dronninger. Han viser hvor fredsommelige de er ved å ta av lokket på bikubene uten å bruke hansker eller beskyttelsesnett. En hyggelig bondegårdsduft av voks og honning og tre brer seg i luften. På vokstavlene tumler biene rundt over hverandre som barn i en barnehage. Noen av Adam Novitts bier har rødlige flekker på størrelse med knappnålshoder: Varroa destructor. Midden biter seg fast akkurat som flått eller igler, suger blodvæske såkalt hemolymfe ut av vertsdyret og svekker immunsystemet deres. Det fuktige og varme miljøet i bikuben, der biene hele tiden er i kontakt med hverandre, er like perfekt til å spre sykdommer blant bier som fødestuer og barnehager er det blant barn. Midden baner vei, og bakteriene eller soppen eller viruset gjør resten, sier Adam Novitt. Han knipser med fingrene. Pfft! sammenbrudd i hele kolonien. Før varroa, sier han, gikk birøkt stort sett ut på å ha bier det meste av tiden trengte de bare et minimum av stell. Etter at midden har gjort sitt inntog, må man passe og pleie dem. Birøkt burde heller kalles middkontroll. De fleste bønder som har problemer med insekter, tyr til pesticider, og kjemiske bedrifter har også oppdaget over ti effektive middrepere. Kjemikaliene brukes mange steder, men ikke en eneste biforsker, kommersiell birøkter eller fritidsbirøkter som jeg har snakket med, er glad for å bruke giftstoffer i bikubene. Dessuten er mange varroa-midd ifølge vitenskapelige rapporter allerede motstandsdyktige overfor noen av de midlene som er i handelen. En annen, potensielt ikke-giftig metode, som går ut på å bruke RNAi (i-en står for interferens ), er under utvikling hos Beeologics, som er en del av det store agrokjemiske firmaet Monsanto. RNA-molekyler i cellene bærer informasjon fra genene det vil si bestemte segmenter av DNA-molekylene til den cellefabrikken som produserer proteiner livets kjemiske byggesteiner. Hvert protein har sin helt spesielle oppbygning, og det samme har det tilhørende RNA-et og genet. Ved RNA-interferens behandles cellene med en substans som er beregnet på å angripe en bestemt variant av RNA. Når det pågjeldende RNA lammes, avbrytes forbindelsen mellom et gen og proteinet dets. Med Beeologics metode fôres biene med sukkervann med RNAi, som setter middens RNA ut av funksjon. I teorien påvirker ikke det modifiserte sukkervannet biene selv. Men når midden drikker bienes hemolymfe, inntar de samtidig RNAi og det skulle påvirke midden. 62 VIRGINIA W. MASON, JASON TREAT OG MATTHEW TWOMBLY, NGM; MEG ROOSEVELT KILDER: NICHOLAS CALDERONE, CORNELL UNIVERSITY; USAS LANDBRUKSDEPARTEMENT superbier 63 DanMaRK

7 Et av problemene er at RNAi inntil videre er et verktøy med bare ett bruksområde. Det mener Marla Spivak ved University of Minnesota i USA. Hvis man retter skytset mot et enkelt område, påpeker hun, vil organismen alltid finne en måte å vri seg unna på. Hvis massedød blant bier skal motvirkes, krever det etter hennes mening til sjuende og sist en sunnere, sterkere honningbie som uten menneskelig assistanse selv kan bekjempe midd og sykdommer. Uavhengig av hverandre har to grupper forskere Marla Spivak og hennes kolleger og John Harbo og teamet hans på det amerikanske landbruksdepartementets forskningssenter i Louisiana forsøkt seg med å avle fram middresistente bier. Selv om metodene var forskjellige, hadde de det samme målet: hygieniske bier. Alle larver av Apis mellifera vokser i spesielle celler i bikaken, som voksne bier fyller med mat 64 national geographic 5 /2015 forbindelse med et annet avlsformål: foredling. Ved å rengjøre kroppen med de midterste beina steller honningbier seg selv og hverandre. Hvis biene pynter seg før midden setter seg fast, kan de fjerne skadedyrene. Et opplagt mål er en hygienisk bie som steller seg ofte. Men røkterne er redde for å produsere bier som bruker for mye tid på å kroppsstell. I tillegg er det en evig bekymring at birøkt med henblikk på én bestemt egenskap kanskje vil gå utover andre at hygieniske bier eksempelvis vil bli aggressive eller produsere mindre honning. Genetiker Martin Beye ved Heinrich-Heine-Universität i Düsseldorf, mener at en løsning vil kreve molekylær biologi. Å avle blindt på to bier med en ønsket egenskap, er det samme for en genetiker som å knuse to glasskuler og feie opp resultatet fra gulvet. Langt mer effektivt er det å identifisere de genene som er ansvarlige ALT DETTE FÅR fram ET himmelvendt blikk hos Phil Chandler, som er forfatter av boken The Barefoot Beekeeper ( Den barføtte birøkter ). Han mener at altfor mange vitenskapsfolk selv om det er i en god mening faktisk er en del av problemet. Vi kan ikke løse problemene ved å benytte den samme tankegangen som har skapt dem, sier Phil Chandler. Han henviser til den konstante villfarelsen at mennesket kan styre naturen. Bedre bier kan skapes, mener han, men bare av biene selv. Honningbienes største fiende, hevder han, er ikke midd eller virus, men industrielt landbruk. Mange forskere er enige. Uenigheten går på hva man skal gjøre med det. For 100 år siden ble mange avlinger fremdeles bestøvet av villbier. Så ble familielandbruk omlagt til industrilandbruk. Bier trenger mat mesteparten av året, men åkrer der det bare dyrkes én plantetype, har vanligvis bare blomster i noen få uker, mens ugress, som kunne forsyne biene med mat resten av året, drepes med ugressmidler. I dag er det så få bier igjen at bøndene må leie kuber av kjempestore kommersielle selskaavle blindt på to bier med en ønsket egenskap er det samme for en genetiker som å knuse to Åglasskuler og feie opp resultatet fra gulvet. og lukker til med bivoks. Midden trenger inn i cellene like før de forsegles og legger eggene sine. Når de klekkes, lever middyngelen av de hjelpeløse bipuppene som ikke kan flytte seg. Når den fullt utvokste bien dukker opp i kuben, sitter midden som prikker på ryggen eller på magen dens. I motsetning til de fleste andre honningbier kan hygieniske bier spore opp midden inne i de forseglede cellene, trolig ved hjelp av luktesansen. De åpner deretter voksforseglingen og fjerner de infiserte puppene, noe som avbryter middens forplantningssyklus. Marla Spivak og John Harbo lyktes begge med å avle fram hygieniske bier på slutten av 1990-tallet. Et par år senere innså forskerne at hygieniske bier er mindre effektive når det er mange midd. Hvordan problemet skal løses, er fremdeles uvisst, blant annet fordi det genetiske grunnlaget for hygienisk atferd ennå ikke er kjent. Lignende problemer gjør seg gjeldende i for de ønskede egenskapene og innsette disse. En gruppe forskere, blant andre Martin Beye, kartla honningbiens genom i Det neste skrittet bør etter hans mening være å identifisere gener som påvirker visse atferdsmønstre og eventuelt modifisere dem. Selv om forskere har produsert transgene insekter siden begynnelsen av 1980-tallet, har alle forsøk på å innsette gener i Apis mellifera slått feil. Martin Beye gav den unge forskeren Christina Vleurinck i oppgave å finne en metode. Vitenskap er som å lage film resultatet kan være spennende, men prosessen er ekstremt omstendelig. Christina Vleurinck måtte ta ut egg fra en koloni, sprøyte inn genetisk materiale (i dette tilfellet et gen som får enkelte vevstyper til å lyse opp i fluoriserende lys) og legge eggene tilbake i kuben. Men de fikk ikke genene til å fungere. I mange tilfeller ble fostrene skadet når det ble stukket nåler i eggene. Arbeiderbier tok raskt livet av dem. Det var som å slåss mot tusenvis av små filmanmeldere som alle hadde makt til å stenge forestillingen. Sammen med Martin Beye og to andre kolleger utviklet Christina Vleurinck etter hvert en vellykket teknikk. Men det vil ennå ta flere år før metoden kan brukes til å utvikle en bedre bie. Og utsetting av genetisk modifiserte bier vil være kontroversielt. Det har ikke vært gjort før, sier Martin Beye. Folk vil mane til forsiktighet. Christina Vleurincks bier blir holdt i et telt der de er isolerte fra omverdenen, slik den tyske lovgivningen om transgene organismer krever. Under mitt besøk tar en medarbeider meg med inn i et telt, tar ut en tavle fra en bikube av styrofoam og lar meg undersøke den. Den er dekket med genetisk modifiserte bier. For mitt ukyndige blikk ligner de fullstendig vanlige bier. De ser bare litt mindre fornøyd ut. Når biene ikke får lov til å fly fritt, blir de aggressive. De har stukket Christina Vleurinck så mange ganger at hun har blitt allergisk mot giften deres. Jeg kan ikke gå inn til dem, sier hun. per som transporterer dem fra åker til åker i store tog av lastebiler. I California i USA er etterspørselen størst i februar og mars, når rundt 1,6 millioner bikuber fra alle kriker og kroker samles i Central Valley for å bestøve mandler. I løpet av et par hektiske uker er de importerte bisvermene med på å produsere rundt 80 % av mandlene som omsettes i hele verden. Jeg møter Phil Chandler i nærheten av Buckfast Abbey ved et treff for birøktere. Mange rundt ham er enige i diagnosen hans. Likevel ser de irriterte ut når han sier at det beste man kan gjøre med hensyn til varroa, er ingenting. Hold biene sunne og velernærte, men la evolusjonen gjøre jobben sin. I ti år eller mer kan birøktere risikere å miste de fleste av biene sine, erkjener han. Men til sjuende og sist vil den naturlige utvelgelsen føre til en eller form for resistent bie. Når det handler om disse problemene, må vi tenke på hva som er best for biene, sier han. Ikke på hva som er best for oss. Phil Chandler er ikke optimistisk med hensyn til framtiden for Apis mellifera. Buckfast Abbeys birøkter, Clare Densley, er bekymret, men gir uttrykk for litt større grad av optimisme. For å muntre dem opp litt forteller jeg dem om Harvard Universitys RoboBee-prosjekt, som utvikler bitte små bestøvende droner. I prinsippet er teknologien mulig. Selvstyrende roboter identifiserer blomster på fargen, svever over dem og samler opp pollen ved hjelp av myke sonder. Kanskje kan det avlaste biene, foreslår jeg. Phil Chandler ser ikke beroliget ut. Og Clare Densley virker heller ikke særlig begeistret. Jeg er ikke klar for å leve i en verden der vi er avhengig av mekaniske bier, sier hun. Jeg vil definitivt foretrekke de naturlige biene våre. j MER PÅ NETT video Fra egg til pupper til voksne bier I en tidsforkortet video får du helt enestående bilder av forvandlingen fra egg til puppe og fra puppe til behårede voksne honningbier som er klare til å starte sin viktig ste oppgave: bestøvning. /bier-video superbier 65

8 På Pennsylvania State University i USA stikker en bie fram snabelen for å drikke sukkervann av en vattpinne i et laboratorium. Forskerne vil måle virkningene av landbrukskjemikalier på bier ved å undersøke hvor raskt to grupper bier hvorav den ene har vært utsatt for sprøytemidler fra landbruket lærer at et velduftende pust etterfølges av en belønning. Stadig flere forskere mener at mange stoffer som hittil har vært betraktet som harmløse for bier, har en snikende skadevirkning. KILDE: MULLIN-LABoratoriet, Institutt for ENTOMOLOGi, PENNsylvania state university, USA 66 national geographic month 2011 Quest for a Superbee 67

9 På en avsidesliggende farm i California åpner Bret Adee en av sine bikuber. Fra sin base i delstaten South Dakota transporterer USAs største kommersielle birøkter, Adee Honey Farms, bier med lastebil rundt i hele det vestlige USA for å bestøve frukttrær en praksis som samtidig både er livsviktig for landbruket og stressende for biene. Siden 2011 har Adee Honey Farms samarbeidet med landbruksdepartementet i USA om å undersøke hvor hardføre og hvor gode de middresistente 68 national biene på geographic farmen er til å produsere month 2011 honning ute i felten. Quest for a Superbee 69