Alkohol jest dla zwierząt trucizną. Ale nie dla szerszeni

Maria Hawranek: Skąd wzięły się w Pana życiu szerszenie?

Eran Levin: Klasycznie: jako trzylatek zakochałem się w roślinach i zwierzętach. Stały się moim hobby, a potem – pracą. Na swoje pole badawcze wybrałem żywienie, bo sądzę, że wszystko na świecie jest z nim związane, nawet polityka i historia. Każda adaptacja rośliny lub zwierzęcia ma związek z pozyskiwaniem pożywienia. Przez tę dziedzinę mogę badać wiele ciekawych zwierząt. Lubię te, które wśród ludzi mają złą reputację. Badam nietoperze, ale zajmuję się też wężami, karaluchami, rybikami cukrowymi i szerszeniami. Opowiadając o ich żywieniu mogę sprawić, że ludzie będą się ich mniej bali, a nawet je polubią.

To działa?

Zwykle boimy się tego, co jest obce albo wydaje się dziwne. Mnie akurat to pociąga. I lubię pokazywać, że kiedy zrozumiesz, na czym polega odmienność tych zwierząt, możesz zacząć żywić do nich sympatię. I tak: gdy ludzie słuchają takich opowieści, zakochują się w karaluchach, nietoperzach, jaszczurkach albo żabach.

W szerszeniach trudno się zakochać. Nie lubimy ich z dobrych powodów: polują na pszczoły miodne.

Te uprzedzenia pojawiają się także w środowisku naukowym! Aby móc prowadzić badania, muszę pozyskiwać granty. Zwykle granty, o które się staram, przypadają badaczom pszczół. A ja dostaję uwagi typu: „szerszenie są szkodliwe, powinien pan zbadać, jak je wszystkie wybić!”. A przecież szerszenie są ogromnie pożyteczne! To zapylacze, wiele roślin jest od nich całkowicie zależnych. Poza tym zajmują się pracami sanitarnymi w naszym środowisku – czyszczą ciała zwierząt z mięsa, zapobiegając jego gniciu i rozprzestrzenianiu chorób, a także kontrolują populację wielu owadów, które w przeciwnym razie mogłyby przejąć środowisko.

Na przykład jakich?

Choćby małych os z rodzaju Polistes. Zwykle można je latem znaleźć w ogrodzie, budują niewielkie gniazda. Ale przede wszystkim szerszenie kontrolują populację wielu gąsienic ciem – dziś nawet specjalnie umieszcza się ich gniazda w szklarniach, by w ten sposób chronić uprawę przed inwazją gąsienic.

Szerszenie przykuły moją uwagę, gdy przeczytałem, że przechowują drożdże w swoich wnętrznościach. Mają też ciekawe zwyczaje żywieniowe.

Proszę opowiedzieć.

To społeczne owady, podobnie jak mrówki czy pszczoły. Mają królową, która latem rozpoczyna kolonię. Szerszenie budują ją, w niej hodują larwy, które karmią mięsem. Kiedy te się przepoczwarzą, podejmują opiekę nad siostrami w gnieździe.

Zatem w gnieździe jest królowa, która zajmuje się jedynie składaniem jaj, a także dorosłe osobniki, zajmujące się pozyskiwaniem jedzenia na zewnątrz, głównie w postaci białka, są w końcu także larwy, które zależą od swoich starszych sióstr, robotnic, przynoszących im jedzenie. Starsze zbierają mięso, ale nie mogą strawić białka – muszą je przynieść z powrotem do kolonii i nakarmić nim larwy. A one zmieniają to białko w cukier – jak nasza wątroba. Jeśli spojrzeć na kolonię szerszeni jak na superorganizm, to dorosłe osobniki byłyby rękami, które zbierają pokarm i wprowadzają go do organizmu, a larwy – wątrobą, która przemienia białko w cukier. Po tym, jak przetrawią białka, larwy wytwarzają kroplę wyjątkowego płynu, z narządu ulokowanego na twarzy, i oddają ją starszym siostrom jako napój energetyczny.

Brzmi jak fabuła kreskówki.

Wiemy o tym od lat 80. zeszłego wieku. W Japonii przeprowadzono badanie na dwóch grupach myszy – jedna dostawała wodę z cukrem, a druga – krople mikstury wytworzonej przez larwy szerszeni. Wrzucano myszy do wiader z wodą, pływały, dopóki nie utonęły z wycieńczenia. Okazało się, że myszy, które napiły się mikstury od szerszeni, pływały ponad dwa razy dłużej niż te, które piły wodę z cukrem. Badacz, który to odkrył, zostawił uniwersytet i otworzył firmę produkującą napój energetyczny. Japońska drużyna olimpijska pije go w czasie igrzysk. Jest bardzo efektywny. Nigdy nie przebadano, co się dzieje z organizmem pod jego wpływem, ale znamy jego skład, jest całkowicie legalny.

W gnieździe szerszeni cała społeczność jest zatem zawiązana wokół jedzenia. Dorosłe osobniki karmią młode, młode produkują jedzenie i dają je w zamian dorosłym. Zależą od siebie. Jeśli dorosłe nie znajdą jedzenia, larwy umrą, a jeśli larwy zachorują i nie będą dobrze funkcjonować, czyli produkować swojego płynu – kolonia się załamie. To bardzo zdrowy sposób na zbudowanie więzi społecznych wewnątrz grupy.

Dorosłe osobniki nie mogą zbierać nektaru i same się żywić?

Dorosłe osobniki rzeczywiście wyłamują się z opisanego cyklu, bo mogą jeść bezpośrednio z kwiatka. Do niedawna ludzie myśleli, że nektar składa się jedynie z wody i cukru, ale nie – zawiera również aminokwasy, te same, które można znaleźć w napoju energetycznym produkowanym przez larwy, choć w nektarze są w niższych stężeniach. Dowiedzieliśmy się, że szerszenie dają nektar również młodszym siostrom w kolonii, ale larwy nie zawsze z niego korzystają, czasem tylko przechowują w ciele i oddają innym. Istnieje zatem obieg nektaru wewnątrz kolonii.

Pszczoły mają w kolonii miód – jeśli na zewnątrz nie ma jedzenia, mogą się nim żywić. Szerszenie nie wytwarzają miodu, ale larwy służą za spiżarnię – jeśli przez kilka dni pogoda nie sprzyja lotom, dorosłe osobniki będą się żywić jedzeniem zmagazynowanym lub wytworzonym przez larwy. To nowe odkrycie naszego zespołu.

Czyli szerszenie mogą napić się nektaru same, przynieść go larwom albo upolować dla nich kawałek mięsa, które te przetworzą na napój energetyczny. A larwy służą w zamian za spiżarnię i restaurację.

Tak. Późnym latem, kiedy kolonia rozrasta się do tysięcy osobników, zwykle następuje w niej czas anarchii. W Europie pod koniec sierpnia królowa często umiera. Wtedy robotnice same zaczynają składać jaja, z których wyrosną samce, a także jedna królowa. Nikt nie wie, co przemienia zwykłą larwę szerszenia w królową. Znamy ten proces u pszczół – produkują królewską galaretkę, specjalne pożywienie tylko dla wyhodowania królowej. U szerszeni to nadal tajemnica.

Również pożywienie?

Trudno powiedzieć. Wiemy, że zawsze karmią larwy białkiem, czyli kawałkami martwych zwierząt lub owadów, i nektarem. Nie wiemy, co jeszcze mogą zrobić.

Kiedy nastaje anarchia, robotnice zaczynają zbierać więcej nektaru dla siebie, a mniej polegać na larwach w kolonii, wtedy też zaczynają szukać słodkich owoców. Większość odpowiednich owoców zaczyna się psuć pod koniec lata, na przełomie sierpnia i września – jabłka czy winogrona. Szerszenie się nimi pożywiają.

I co dalej?

Musimy wrócić do drożdży. Jak wspomniałem, kilkanaście lat temu odkryto, że szerszenie mają drożdże w swoim systemie trawiennym.

Kiedy larwa się rozwija, szerszenie karmią się usta-usta i w ten sposób przekazują również zalążki drożdży. Biolodzy nazywają to trofalaksją. Wygląda to tak, jakby się całowały. Również dorosłe szerszenie się spotykają i przekazują sobie nektar z ust do ust, dlatego ten sam gatunek drożdży rozprzestrzenia się na całą kolonię. Młode królowe, kiedy opuszczają kolonię, już mają te drożdże w swoim układzie trawiennym. Spółkują – raz w życiu – i hibernują na zimę. Drożdże w tym czasie żyją w ich brzuchach, żywione przez mieszankę aminokwasów i cukrów, więc mogą przetrwać. I wtedy w tych brzuchach dzieje się coś wyjątkowego.

Co takiego?

Jak wie każdy, kto zagniatał kiedyś ciasto drożdżowe albo robił wino – drożdże się rozmnażają. Robią to przez podział komórek, czyli bezpłciowo. Jednak wewnątrz brzuchów szerszeni drożdże rozmnażają się właśnie płciowo, czyli przenoszą materiał genetyczny między sobą. To bardzo ciekawe. Branża drożdżowa naprawdę chce pojąć, co się tam wyprawia, ponieważ rozmnażanie płciowe powoduje powstanie nowych szczepów drożdży. W ten sposób można pozyskać szczep, który jest bardziej smakowity, produkuje więcej alkoholu albo robi to szybciej.

Wiosną, gdy królowa zakłada nową kolonię, przekazuje ten szczep drożdży wszystkim córkom, a one roznoszą go dalej w środowisku. I drożdże zaczynają konsumować owoce, przemieniając cukier, który się w nich znajduje, w alkohol.

Reprodukcja seksualna drożdży zachodzi tylko w brzuchach szerszeni, czy jeszcze gdzieś w przyrodzie?

Wydarza się też u innych owadów. Ale jeśli zmapować szczepy drożdży występujące w przyrodzie, okaże się, że wszystkie, które znamy i których używają winiarnie czy browary, znajdujemy tylko u szerszeni. Możemy przypuszczać, że rozmnażanie płciowe drożdży wydarza się również u muszek owocowych i pszczół, ale prawdopodobnie szerszenie stanowią dla drożdży najlepsze środowisko.

Czyli dzięki szerszeniom cukier w owocach fermentuje.

Szerszenie są swoistymi agentami drożdży – roznoszą je wszędzie, gdzie lecą. Próbujemy zrozumieć, jakie znaczenie mają drożdże dla nich samych. Produkują etanol, którego nikt w przyrodzie nie lubi – to prawdziwa trucizna. Muszki owocówki, które wypiją roztwór 3-procentowy, zatruwają się. Jeśli piją chronicznie – umierają.

Gdzieś przeczytałam, że muszki mogą wypić dużo alkoholu i nie umrzeć.

Przy wyższych stężeniach niż 3 proc. zaczyna być po nich widać, że piły. Jedno z badań pokazało, że kiedy samce muszek owocówek nie mogą znaleźć partnerek, piją etanol i upijają się. Są pewne odmiany muszek owocówek, które wykształciły większą tolerancję dla alkoholu i mogą wypić nawet 8-procentowe roztwory, ale powyżej tego poziomu ta substancja zabija je bardzo szybko. Nie są tak dobre w spożywaniu alkoholu jak szerszenie.

No dobrze, to proszę opowiedzieć, jakie z tych szerszeni są pijusy.

W pierwszym eksperymencie karmiliśmy szerszenie 20-procentowym roztworem alkoholu, bo to najwyższe stężenie pochodzenia drożdżowego występujące w przyrodzie. Przekładając to na ludzkie doświadczenie, to tak, jakby człowiek pił sake cały dzień. I co? I nic. Żadnych efektów. Opublikowaliśmy artykuł, a potem stwierdziliśmy, że powinniśmy spróbować z większymi stężeniami. Próbowaliśmy różnych stężeń aż do 80 procent. I nie zaobserwowaliśmy żadnych efektów ani pod względem przeżywalności, ani długości życia, ani żadnego wpływu na ich zachowanie. Obserwowaliśmy trzy zachowania szerszeni: budowanie plastrów, które wymaga wielkiej precyzji i wydarza się w całkowitej ciemności – alkohol nie wywołał żadnych efektów; zachowania agresywne – nie występowały; i koordynację wewnątrz kolonii – nie zmieniała się. Jedyne, co w ich ciałach powoduje alkohol, to gromadzenie się tłuszczu, ale też w niewielkich ilościach.

Niesamowite.

Prawda? Później chcieliśmy się dowiedzieć, jak szybko rozkładają alkohol. Nakarmiliśmy więc szerszenie alkoholem z rzadko występującym w przyrodzie izotopem węgla, po czym umieściliśmy je w komorze bez dwutlenku węgla i mierzyliśmy jego poziom, szukając tego rzadkiego izotopu. Okazało się, że zaledwie kilka sekund po nakarmieniu szerszenie rozkładały molekuły alkoholu na dwutlenek węgla. Metabolizują alkohol szalenie szybko. Dla porównania przeprowadziliśmy ten sam eksperyment z pszczołami. Nawet po godzinie nie było w komorze niemal żadnych śladów trawienia etanolu.

Szerszenie nie upijają się, bo tak ekstremalnie szybko trawią etanol? Czyli faza, w której alkohol jest trujący, trwa u nich sekundy?

To właśnie zasugerowaliśmy. Owady nie mają wątrób, ale mają pewną tkankę, tzw. ciała tłuszczowe, w niej rozkładają alkohol. Jeśli umieścimy szerszenie w środowisku pełnym etanolu w formie pary, np. w plastikowej torebce, wówczas upijają się. Czyli wdychany etanol na nie działa, a nie upijają się tylko wtedy, kiedy go przetrawią. Sądzimy, że właśnie dzięki szybkiemu metabolizmowi. W ich hemolimfie – to owadzi odpowiednik krwi – nie ma śladów etanolu. U ludzi we krwi etanol pojawia się natychmiast i w związku z tym wpływa na działanie mózgu.

A ten etanol znajdują w zepsutych owocach, które wcześniej nawiedziły ze szczepami drożdży.

Wygląda na to, że między szerszeniami a drożdżami wydarzyła się piękna historia współpracy – szerszenie są agentami drożdży, umieszczają je na zasobach cukrowych. A każdy chce jeść zapasy cukru pod koniec lata. Gdy jednak drożdże przemieniają cukier w alkohol, to on truje wszystkich – zwłaszcza pszczoły i muchy. Zostaje jedna grupa, która może cieszyć się cukrem przerobionym na alkohol – szerszenie. Właściwie opanowały zasoby cukru przy pomocy drożdży.

Z alkoholu czerpią energię?

Z punktu widzenia energetyki, etanol to najlepsze paliwo metaboliczne, jakie można sobie wyobrazić. Na gram etanolu przypada ok. 7 kalorii, a na gram cukru – jedynie 4 kalorie. Etanol pomaga też szerszeniom w dbaniu o zdrowie – ponieważ żywią się martwymi zwierzętami, gromadzą wiele niebezpiecznych bakterii, które etanol zabija. To perfekcyjna współpraca z drożdżami.

Bukują całe jedzenie w okolicy, wtedy, kiedy wszyscy chcą się najeść na zapas, a do tego zapobiegają chorobom.

To nasza sugestia historii, jaka wydarzyła się między szerszeniami a drożdżami, na razie wszelkie obserwacje ją potwierdzają. Warto sobie uświadomić, że bez szerszeni nigdy nie mielibyśmy wina – bo to one przynoszą drożdże winogronom. I wino robi się właśnie dzięki temu, że szerszenie te drożdże w winogronach umieściły. Istnieje nawet teoria, że specjalny smak wina, jego aromaty, są efektem transferu konkretnego szczepu drożdży przez szerszenie. Na każdym terenie występuje inna kompozycja szerszeni i drożdży, co przekłada się na inne aromaty wina.

Czyli zawdzięczamy wino szerszeniom?

Pierwsze wino prawdopodobnie wytworzono w Chinach 12 tys. lat temu i ludzie uprawiali wtedy drożdże. Ale zanim do tego doszło, pierwsze wino musiało powstać dzięki drożdżom, które przyniosły szerszenie. Następnie ludzie wybierali te szczepy drożdży, które z ich punktu widzenia były najlepsze – produkowały najwięcej alkoholu. Te szczepy następnie powróciły do szerszeni. I dzisiaj, kiedy się bada szerszenie, można w nich znaleźć szczepy drożdży wyhodowane przez człowieka w warunkach przemysłowych. W efekcie teraz z pewnością szerszenie są w stanie strawić większe stężenia alkoholu niż 20 tys. lat temu. Mamy taki pomysł, by badać szerszenie Nowego Świata – obu Ameryk, bo one rozwijały się bez wpływu drożdży hodowlanych, powinny więc rozwinąć zupełnie inne szczepy. Być może są mniej zaadaptowane do trawienia etanolu niż szerszenie Starego Świata.

Jak wygląda populacja szerszeni na świecie? Z jednej strony wymierają zapylacze, o czym alarmują ekolodzy, z drugiej – czytamy o nowych obszarach występowania szerszeni, np. o ekspansji szerszenia azjatyckiego w Europie.

Niewiele ludzi bada szerszenie. Słyszymy o nich tylko, gdy się gdzieś pojawiają. Wraz ze zmianami klimatu szerszeń wschodni, który występował tylko na terenach pustynnych – na północy Indii, południu Chin i w Afryce – teraz występuje w Europie: we Włoszech, Grecji i Szwajcarii, a co roku wędruje wyżej na północ. Jest już też w Amerykach – w Meksyku i Chile. Musi to wpływać na środowisko, bo żywi się pszczołami, zapyla konkretne gatunki kwiatów i tworzy ogromne kolonie, które mogą być agresywne wobec ludzi. Ale jak konkretnie wpływa – nie wiemy, bo, jak mówiłem, mało kto szerszenie bada.

Wybrał Pan ten gatunek do badań, ponieważ występuje nieopodal Tel Awiwu?

Wybrałem go, bo to ciekawy gatunek – jedyny szerszeń, który może mieszkać na pustyni. Buduje podziemne kolonie, w których kontroluje temperaturę. W nocy produkują ciepło przy pomocy swoich ciał, a w ciągu dnia ochładzają kolonię wodą. Przez całą dobę utrzymują kolonię w temperaturze ok. 35 stopni Celsjusza.

Skąd biorą wodę i jak jej używają?

Są w stanie pokonać kilka kilometrów, by z nią przylecieć – umieszczają ją w przewodzie pokarmowym, a potem rozpryskują w kolonii, a skrzydeł używają jako wachlarzy, które pomagają wodzie wyparować i ochłodzić kolonię. W Izraelu można je spotkać na ekstremalnych pustyniach i wysoko w górach, potrafią się niesamowicie zaadaptować.

Szerszenie, które Pan bada, znalazł Pan na pustyni?

W moim laboratorium prowadzimy hodowlę. Szerszenie mogą opuszczać jej teren przez specjalne tuby i żywić się na zewnątrz. Ale mogę je też karmić różnymi pokarmami i manipulować różnymi parametrami. Wytwarzają bardzo piękną muzykę wewnątrz kolonii – porozumiewają się przy pomocy uderzeń, które przypominają bęben. Mój przyjaciel muzyk Daniel Meir wykorzystał te nagrania, by zrobić z nich muzykę. To dzikie szerszenie. W szczycie kolonia liczy dziesiątki tysięcy osobników. Ich gniazda zbierałem na pustyni, gdy kolonie były na początku rozwoju.

Jak Pan je znalazł?

Ludzie zwykle nie patrzą na niebo, tylko pod nogi. Jeśli spojrzysz w niebo, możesz zauważyć, że jest poprzecinane szlakami, którymi szerszenie podążają jak autostradami. Jeśli zaczniesz podążać za szerszeniem, po kilku minutach stracisz go z oczu – latają bardzo szybko. Ale jeśli staniesz w miejscu, za chwilę pojawi się kolejny osobnik, i będziesz mogła przejść za nim następny kawałek. Na pustyni ten szlak może mieć kilka kilometrów. Jeśli nim podążysz, na końcu trafisz na gniazdo. Naprawdę lubię pokazywać to ludziom, którzy nigdy nie pracowali z szerszeniami – to jak gra terenowa, a znalezienie gniazda daje dużą satysfakcję. Na początku ciężko te szlaki zauważyć, ale ja je już widzę teraz wszędzie.

Jak je Pan przenosi, żeby Pana nie pożądliły? Otumania je Pan?

Nie. Można je uśpić, ale sprawdziliśmy, że podawanie im substancji usypiającej wpływa na ich system nerwowy. Nie chcę tego. Wolę je wziąć bez usypiania. Atakują mnie oczywiście jak szalone. Mamy na sobie ubrania ochronne, ale one psikają trucizną przez siatki, w oczy, i już zaczynam rozwijać alergię na tę truciznę. Ale nie mam im za złe – robią, co trzeba, przecież zabieram im dom.

Czym żywią się na pustyni?

Jest kilka gatunków roślin, które specjalnie zaadaptowały się do szerszeni – produkują nektar w postaci kryształków, których pszczoły nie umieją podnieść, ale szerszenie swoimi szczękami – tak. Szerszenie są oczywiście ich głównymi zapylaczami. Poza tym lecą po kilka kilometrów w poszukiwaniu martwych zwierząt.

Kilka lat temu pewien mężczyzna spadł z klifu na pustyni. Był wieczór, było wiadomo, że nie żyje, więc odczekano do poranka, by wynieść jego ciało. Kiedy ratownicy przybyli kolejnego dnia, mięśnie jego nóg zniknęły – szerszenie pożarły je przez noc. Mięso to zresztą dobra przynęta – miałem studenta, który przez rok brał po kawałku na wypady na pustynię. Kładł na ziemi i po kilku minutach szerszenie zjawiały się znikąd. Można było pójść za nimi aż do gniazda.

Prof. Eran Levin

Eran Levin jest zoologiem. Pracuje na Uniwersytecie w Tel Awiwie. Specjalizuje się w fizjologii i żywieniu zwierząt.