462 ■ Proteus 85/10 • Junij 2023 463Medicina in umetna inteligenca • Ali je ChatGPT bolj empatičen kot zdravnik? Mikrobiologija • Vloga ocetnokislinskih bakterij v medonosni čebeli Vloga ocetnokislinskih bakterij v medonosni čebeli • Mikrobiologija Vloga ocetnokislinskih bakterij v medonosni čebeli Metka Vrečko, Janja Trček Ocetnokislinske bakterije kolonizirajo prebavila številnih žuželk, med drugim komarjev (Anopheles, Aedes), vinske mušice (Drosophila melanogaster) in tudi medonosne čebele (Apis mellifera). Medonosne čebele so gospodarsko pomembni opraševalci, katerih populacija se je v zadnjih letih zaradi različnih okoljskih dejavnikov zelo zmanjšala. Ocetnokislinska bak- terija Bombella apis je ena izmed prevladujočih simbiontov črevesne mikrobiote pripadnikov čebeljega panja, zato lahko domnevamo, da ima pomembno biološko vlogo v tem organiz- mu. S poznavanjem bakterijskih genomskih zaporedij in njihovo analizo s sodobnimi bio- informacijskimi orodji so bile pridobljene nove informacije o možni vlogi ocetnokislinskih bakterij v samem čebeljem panju in njegovi okolici. Članek bo predstavil najnovejša dogna- nja o zaščitni vlogi teh bakterij v medonosni čebeli. Mikroorganizme srečamo v vseh organiz- mih in njihovem okolju. Z vzpostavitvijo simbiotskega odnosa gostitelju lahko omo- gočijo razvoj, zaščito pred patogenimi orga- nizmi in paraziti ali celo dostop do ključ- nih hranil, ki jih v prehrani gostitelja ni oziroma ne dovolj, kar gostitelju omogoča zasedbo nekaterih negostoljubnih prehranje- valnih niš. Zanimiv primer je simbioza me- donosne čebele (Apis mellifera) z mikroor- ganizmi njene črevesne mikrobiote. Zaradi svoje specifične prehranske diete se morajo čebele namreč velikokrat zanašati na bakte- rijske partnerje, s katerimi lahko dopolnijo manjkajoče hranilne snovi in tako izboljšajo zdravstveno stanje celotnih kolonij (Parish s sod., 2022). Z vidika zaščite gospodarsko pomembnih opraševalcev, kot je medonosna čebela (A. mellifera), je v zadnjih letih deležna poseb- ne pozornosti njena simbiotska bakterija Bombella apis, ki predstavlja velik delež nje- ne črevesne mikrobiote. Bakterija B. apis je del skupine ocetnokislinskih bakterij znotraj družine Acetobacteraceae, ki vsebuje tako pro- stoživeče predstavnike kot tudi takšne, ki živijo v simbiozi z žuželkami. Najpogosteje jo najdemo v črevesju matice ter hipofarin- Amadej Šenk se je rodil leta 1999 v Postojni. Obiskoval je gimnazijo Bežigrad, leta 2022 pa je diplomiral na Fakulteti za računalništvo in informatiko. Trenutno je študent prvega letnika Medicinske fakultete v Ljubljani. V prostem času rad tekmuje na različnih programerskih tekmovanjih in se ukvarja z vpeljavo umetne inteligence v medicinsko okolje pri različnih univerzitetnih projektih. gealnih žlezah, ki proizvajajo in izločajo se- stavine matičnega mlečka, zato so bakterije tudi v samem pridelku čebel dojilj (Yun s sod., 2017). Na podlagi preiskanih bakte- rijskih genomskih zaporedij so ugotovili, da te bakterije lahko vplivajo na zdravje in fi- ziologijo matic ter varovanje razvijajočih se ličink in čebel delavk pred patogenimi gli- vami (Smith in Newton, 2020). Analiza genomskih zaporedij simbiotskih ocetnokislinskih bakterij iz čebel Medonosne čebele so nenadomestljive zara- di opraševanja kmetijskih rastlin, pomemb- nih za človeka. V preteklih letih se je zato močno povečalo zanimanje za preučevanje raznolikih obrambnih mehanizmov čebel, vključno z njihovimi simbiotskimi mikro- organizmi, kot so ocetnokislinske bakterije. Bakterija Bombella apis ni edina predstavnica tega rodu iz skupine ocetnokislinskih bakte- rij, v tem rodu so še vrste Bombella intestini, Bombella favorum in Bombella mellum, ki so bile tudi prepoznane v črevesni mikrobioti medonosnih čebel (Härer s sod., 2022). Primerjalna genomika nam je omogočila vpogled v genomske spremembe, ki so zno- traj družine bakterij Acetobacteraceae omogo- čile prehod v simbiozo s čebelami. Pomaga nam tudi razjasniti, kaj vrsto B. apis loči od sorodnih vrst in vlog, ki jih ta bakterijska vrsta lahko opravlja v samem čebeljem panju in njegovi okolici. Glavne ugotovitve tovr- stnih analiz avtorjev Smitha in Newtona (2020) ter Härerja in sodelavcev (2022) so povzete spodaj. Pri vseh vrstah iz rodu Bombella so ugotovili odsotnost genetskega zapisa za sintezo glav- Slika 1: Presnova ogljikovih hidratov pri bakterijah iz rodu Bombella, konstruirana iz genomskih sekvenc. Rdeče puščice prikazujejo manjkajoče gene, črtkane pa tiste, ki niso prisotni v vseh genomih tega rodu. Vir: https://www.ncbi. nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9147383/. EMP metabolna pot D-glukoza D-glukoza-6-P D-manitol D-fruktoza D-fruktoza-6-P D-fruktoza-1,6-BP dihidroksiaceton-P D-gliceraldehid-3-P D-gliceraldehid-3-P D-glicerat-3-P D-glicerat-2-P piruvat piruvat D-glukonat D-glukononat- 6-P D-ksiluloza-5-P D-riboza-5-P D-sedoheptuloza-7-P D-fruktoza-6-PD-eritroza-4-P D-ribuloza-5-P D-glukono- 1,5-lakton D-glukono- 1,5-lakton- 6-P 2-dehidro- 3-deoksi-D- glukonat-6-P Pentoza fosfatna pot fosfoenol-piruvat acetaldehid acetil-CoA oksaloacetat malat fumarat sukcinat sukcinil-CoA 2-oksoglutarat izocitrat citrat Cikel TCA D-glicerat-1,3-BP Tilley, C., 2023: ChatGPT provides higher quality and empathetic answers than real doctors 80% of the time. Daily Mail (internet). 29. 4. 2023. Dostopno na: https://www.dailymail.co.uk/health/article-12025345/ ChatGPT-provides-higher-quality-empathetic-answers- real-doctors-80-time.html. (Citirano 17. 5. 2023.) 462 ■ Proteus 85/10 • Junij 2023 463Medicina in umetna inteligenca • Ali je ChatGPT bolj empatičen kot zdravnik? Mikrobiologija • Vloga ocetnokislinskih bakterij v medonosni čebeli Vloga ocetnokislinskih bakterij v medonosni čebeli • Mikrobiologija Vloga ocetnokislinskih bakterij v medonosni čebeli Metka Vrečko, Janja Trček Ocetnokislinske bakterije kolonizirajo prebavila številnih žuželk, med drugim komarjev (Anopheles, Aedes), vinske mušice (Drosophila melanogaster) in tudi medonosne čebele (Apis mellifera). Medonosne čebele so gospodarsko pomembni opraševalci, katerih populacija se je v zadnjih letih zaradi različnih okoljskih dejavnikov zelo zmanjšala. Ocetnokislinska bak- terija Bombella apis je ena izmed prevladujočih simbiontov črevesne mikrobiote pripadnikov čebeljega panja, zato lahko domnevamo, da ima pomembno biološko vlogo v tem organiz- mu. S poznavanjem bakterijskih genomskih zaporedij in njihovo analizo s sodobnimi bio- informacijskimi orodji so bile pridobljene nove informacije o možni vlogi ocetnokislinskih bakterij v samem čebeljem panju in njegovi okolici. Članek bo predstavil najnovejša dogna- nja o zaščitni vlogi teh bakterij v medonosni čebeli. Mikroorganizme srečamo v vseh organiz- mih in njihovem okolju. Z vzpostavitvijo simbiotskega odnosa gostitelju lahko omo- gočijo razvoj, zaščito pred patogenimi orga- nizmi in paraziti ali celo dostop do ključ- nih hranil, ki jih v prehrani gostitelja ni oziroma ne dovolj, kar gostitelju omogoča zasedbo nekaterih negostoljubnih prehranje- valnih niš. Zanimiv primer je simbioza me- donosne čebele (Apis mellifera) z mikroor- ganizmi njene črevesne mikrobiote. Zaradi svoje specifične prehranske diete se morajo čebele namreč velikokrat zanašati na bakte- rijske partnerje, s katerimi lahko dopolnijo manjkajoče hranilne snovi in tako izboljšajo zdravstveno stanje celotnih kolonij (Parish s sod., 2022). Z vidika zaščite gospodarsko pomembnih opraševalcev, kot je medonosna čebela (A. mellifera), je v zadnjih letih deležna poseb- ne pozornosti njena simbiotska bakterija Bombella apis, ki predstavlja velik delež nje- ne črevesne mikrobiote. Bakterija B. apis je del skupine ocetnokislinskih bakterij znotraj družine Acetobacteraceae, ki vsebuje tako pro- stoživeče predstavnike kot tudi takšne, ki živijo v simbiozi z žuželkami. Najpogosteje jo najdemo v črevesju matice ter hipofarin- Amadej Šenk se je rodil leta 1999 v Postojni. Obiskoval je gimnazijo Bežigrad, leta 2022 pa je diplomiral na Fakulteti za računalništvo in informatiko. Trenutno je študent prvega letnika Medicinske fakultete v Ljubljani. V prostem času rad tekmuje na različnih programerskih tekmovanjih in se ukvarja z vpeljavo umetne inteligence v medicinsko okolje pri različnih univerzitetnih projektih. gealnih žlezah, ki proizvajajo in izločajo se- stavine matičnega mlečka, zato so bakterije tudi v samem pridelku čebel dojilj (Yun s sod., 2017). Na podlagi preiskanih bakte- rijskih genomskih zaporedij so ugotovili, da te bakterije lahko vplivajo na zdravje in fi- ziologijo matic ter varovanje razvijajočih se ličink in čebel delavk pred patogenimi gli- vami (Smith in Newton, 2020). Analiza genomskih zaporedij simbiotskih ocetnokislinskih bakterij iz čebel Medonosne čebele so nenadomestljive zara- di opraševanja kmetijskih rastlin, pomemb- nih za človeka. V preteklih letih se je zato močno povečalo zanimanje za preučevanje raznolikih obrambnih mehanizmov čebel, vključno z njihovimi simbiotskimi mikro- organizmi, kot so ocetnokislinske bakterije. Bakterija Bombella apis ni edina predstavnica tega rodu iz skupine ocetnokislinskih bakte- rij, v tem rodu so še vrste Bombella intestini, Bombella favorum in Bombella mellum, ki so bile tudi prepoznane v črevesni mikrobioti medonosnih čebel (Härer s sod., 2022). Primerjalna genomika nam je omogočila vpogled v genomske spremembe, ki so zno- traj družine bakterij Acetobacteraceae omogo- čile prehod v simbiozo s čebelami. Pomaga nam tudi razjasniti, kaj vrsto B. apis loči od sorodnih vrst in vlog, ki jih ta bakterijska vrsta lahko opravlja v samem čebeljem panju in njegovi okolici. Glavne ugotovitve tovr- stnih analiz avtorjev Smitha in Newtona (2020) ter Härerja in sodelavcev (2022) so povzete spodaj. Pri vseh vrstah iz rodu Bombella so ugotovili odsotnost genetskega zapisa za sintezo glav- Slika 1: Presnova ogljikovih hidratov pri bakterijah iz rodu Bombella, konstruirana iz genomskih sekvenc. Rdeče puščice prikazujejo manjkajoče gene, črtkane pa tiste, ki niso prisotni v vseh genomih tega rodu. Vir: https://www.ncbi. nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9147383/. EMP metabolna pot D-glukoza D-glukoza-6-P D-manitol D-fruktoza D-fruktoza-6-P D-fruktoza-1,6-BP dihidroksiaceton-P D-gliceraldehid-3-P D-gliceraldehid-3-P D-glicerat-3-P D-glicerat-2-P piruvat piruvat D-glukonat D-glukononat- 6-P D-ksiluloza-5-P D-riboza-5-P D-sedoheptuloza-7-P D-fruktoza-6-PD-eritroza-4-P D-ribuloza-5-P D-glukono- 1,5-lakton D-glukono- 1,5-lakton- 6-P 2-dehidro- 3-deoksi-D- glukonat-6-P Pentoza fosfatna pot fosfoenol-piruvat acetaldehid acetil-CoA oksaloacetat malat fumarat sukcinat sukcinil-CoA 2-oksoglutarat izocitrat citrat Cikel TCA D-glicerat-1,3-BP Tilley, C., 2023: ChatGPT provides higher quality and empathetic answers than real doctors 80% of the time. Daily Mail (internet). 29. 4. 2023. Dostopno na: https://www.dailymail.co.uk/health/article-12025345/ ChatGPT-provides-higher-quality-empathetic-answers- real-doctors-80-time.html. (Citirano 17. 5. 2023.) 464 ■ Proteus 85/10 • Junij 2023 465Vloga ocetnokislinskih bakterij v medonosni čebeli • MikrobiologijaMikrobiologija • Vloga ocetnokislinskih bakterij v medonosni čebeli nega uravnavalnega (regulatornega) encima glikolize, to je fosfofruktokinaze, in kar šestih genov, vključenih v sintezo presnov- nih snovi cikla trikarboksilnih kislin, zaradi česar presnova ogljikovih hidratov poteka po nadomestnih presnovnih poteh (slika 1). Poleg tega je za bakterije Bombella spp. zna- čilna tudi nepopolna oksidacija sladkorjev in alkoholov z dehidrogenazami, pritrjenimi na zunanjo stran citoplazemske membrane. V tej povezavi ima pomembno vlogo za pre- živetje čebel v okolju, bogatem z glukozo, bakterijska dehidrogenaza, odgovorna za oksidacijo glukoze v glukonske kisline. Za seve rodu Bombella je značilna tudi od- pornost proti visokim koncentracijam glu- koze, tako imenovana ozmotoleranca, kar kaže na njihovo prilagoditev na življenje v okolju z visoko vsebnostjo sladkorja, kot je čebelji panj. Kopičenje združljivih topljencev v celični citoplazmi je bilo v tem primeru ugotovljeno kot ključni mehanizem uravna- vanja osmotskega tlaka v bakterijski celici. Bakterija B. apis bi lahko imela tudi pro- tiglivno aktivnost, saj so v njenem genomu našli genski skupek za sintezo poliketidov, lahko pa bi bilo delovanje proti glivam po- vezano tudi s sintezo in zunajceličnim ko- pičenjem glukonata in acetata. Analiza ge- nomov je odkrila tudi številne profage, to je bakteriofage, vključene v bakterijski genom, a njihova vloga, ki bi za bakterijo lahko bi- la tudi pozitivna za preživetje v tej posebni okoljski niši, še ni bila preučena. Odpornost sevov iz rodu Bombella proti antibiotiku tetraciklin, ki ga uporabljajo v državah zunaj Evropske unije za prepreče- vanje bakterijske okužbe pri čebelah, je bila ugotovljena zgolj pri tipskem sevu B. apis. Odkritih ni bilo genov za sintezo protimi- krobnih bakteriocinov, to je beljakovinskih toksinov, ki jih mnoge bakterije proizvajajo, da bi zavrle razvoj sebi sorodnih bakterij- skih vrst. V genomih bakterije B. apis so našli tu- di gene za morebitne nove presnovne po- ti, obrambne mehanizme in interakcije z drugimi mikroorganizmi in gostitelji - na primer gene za encime, ki so vključeni v razkisanje matičnega mlečka, gene za enci- me, ki presnavljajo sladkorje iz nektarja in medu, gene za sintezo molekul, ki uničijo tujo DNA, kot so na primer restrikcijsko- -modifikacijski sistemi, ter druge. Specializacija filotipov na niše v medonosni čebeli Črevesna mikrobiota medonosnih čebel ve- lja za razmeroma preprosto, vendar je večina najdenih filotipov specializiranih za življe- nje v tem svojevrstnem okolju (Corby-Har- ris s sod., 2014). Znotraj tovrstne populacije mikroorganizmov srečamo dva posebej za- nimiva filotipa, tako imenovana filotipa alfa 2.1 in alfa 2.2, ki pripadata dvema oddalje- nima filogenetskima kladama znotraj druži- ne Acetobacteraceae. Prvi se nahaja izključno v črevesju medonosne čebel, medtem ko se drugi nahaja tudi v matičnem mlečku ter hipofaringealnih žlezah in ličinkah čebel. Oba filotipa se med seboj zelo razlikujeta po presnovnih in dihalnih sposobnostih. Pri filotipu alfa 2.2 srečamo poenostavljeno presnovo z nizkim izkoristkom, to je nepo- polno oksidacijo (fermentacijo), vendar hitro proizvodnjo energije iz glukoze, kar mu za- gotavlja prednost v okoljih, bogatih z glu- kozo, kot je matični mleček. Za filotip alfa 2.2 je zaradi izgube nadomestnih oksidacij- skih poti za presnovo glukoze to edini na- čin pridobivanje energije iz glukoze. Filotip alfa 2.1 ne vodi fermentacije, vendar lahko uporablja širši nabor primarnih darovalcev elektronov, na primer tudi različne organske kisline. Za razliko od filotipa alfa 2.2 ima filotip alfa 2.1 celotni cikel trikarboksilnih kislin in je prilagojen za hitro obnavljanje vmesnih proizvodov tega cikla, ki se iz nje- ga črpajo v različne biosintetske poti (slika 2). Tovrstni širši presnovni razpon filotipa alfa 2.1 zagotavlja potencialno prednost za življenje v zadnjem črevesu čebel, kjer sta tekmovanje z drugimi bakterijami in pri- lagodljivost pri izkoriščanju hranilnih virov ključnega pomena za obstoj. Oba f ilotipa imata v dihalni verigi ubikinon in terminal- ne oksidaze, odvisne od O2, vendar filotip alfa 2.1 lahko uporabi kot končni prejemnik (akceptor) elektronov tudi nitrat, kar mu za razliko od vseh ostalih ocetnokislinskih bakterij omogoča, da raste tudi ob odsotno- sti kisika. Omenjene fiziološke in presnovne razlike med obema skupinama bakterij so omogočile zavzetje posebnih niš v čebelah in s tem pripomogle k sobivanju filogenet- sko sorodnih bakterij v črevesju medonosnih čebel (Bonilla-Rosso s  sod., 2019). Pomen bakterije B. apis za čebelje ličinke V zadnjih dveh desetletjih se po vsem svetu srečujemo z znatnim zmanjšanjem populacij medonosnih čebel. Mnoge komercialne polj- ščine danes namreč komaj še lahko zadovo- ljujejo njihove minimalne potrebe po hrani- lih. Za bakterijo B. apis je bilo ugotovljeno, da čebeljim kolonijam zagotavlja nekatere aminokisline (slika 3), s čimer zaščiti čebele pred izgubo telesne mase ter tako zagota- vlja njihovo normalno razvijanje v odrasle čebele delavke. Pomanjkanje hranil, zlasti beljakovin, namreč najprej prizadene ličinke Slika 2: Porazdelitev družin genov med filotipoma alfa 2.1 in alfa 2.2 ter pregled njihovih glavnih funkcionalnih zmožnosti. A Diagram skupnih in edinstvenih družin genov v treh filotipih (alfa 2.1 in dveh podvrstah alfa 2.2 Bombella apis in Bombella sp.). C in D Povzetek glavnih funkcionalnih zmožnosti filotipov alfa 2.1 in alfa 2.2, kjer polne črte prikazujejo prisotnost presnovnih poti, črtkane pa odsotnost posameznih presnovnih poti. Prirejeno po viru: https://www.biorxiv.org/ content/10.1101/861260v1.full. di ha ln a ve ri ga biček biček di ha ln a ve ri ga sladkorji/sladkorni alkoholipentoze fosfatna pot pentoze fosfatna pot sladkorji/sladkorni alkoholi piruvat glikoliza cikel TCA purini purini pirimidini pirimidini vitaminivitamini aminokisline aminokisline cikel TCA gl uk on eo ge ne za gl uk on eo ge ne za glikoliza piruvat Alfa 2.1 Alfa 2.1 Alfa 2.2 Alfa 2.2 464 ■ Proteus 85/10 • Junij 2023 465Vloga ocetnokislinskih bakterij v medonosni čebeli • MikrobiologijaMikrobiologija • Vloga ocetnokislinskih bakterij v medonosni čebeli nega uravnavalnega (regulatornega) encima glikolize, to je fosfofruktokinaze, in kar šestih genov, vključenih v sintezo presnov- nih snovi cikla trikarboksilnih kislin, zaradi česar presnova ogljikovih hidratov poteka po nadomestnih presnovnih poteh (slika 1). Poleg tega je za bakterije Bombella spp. zna- čilna tudi nepopolna oksidacija sladkorjev in alkoholov z dehidrogenazami, pritrjenimi na zunanjo stran citoplazemske membrane. V tej povezavi ima pomembno vlogo za pre- živetje čebel v okolju, bogatem z glukozo, bakterijska dehidrogenaza, odgovorna za oksidacijo glukoze v glukonske kisline. Za seve rodu Bombella je značilna tudi od- pornost proti visokim koncentracijam glu- koze, tako imenovana ozmotoleranca, kar kaže na njihovo prilagoditev na življenje v okolju z visoko vsebnostjo sladkorja, kot je čebelji panj. Kopičenje združljivih topljencev v celični citoplazmi je bilo v tem primeru ugotovljeno kot ključni mehanizem uravna- vanja osmotskega tlaka v bakterijski celici. Bakterija B. apis bi lahko imela tudi pro- tiglivno aktivnost, saj so v njenem genomu našli genski skupek za sintezo poliketidov, lahko pa bi bilo delovanje proti glivam po- vezano tudi s sintezo in zunajceličnim ko- pičenjem glukonata in acetata. Analiza ge- nomov je odkrila tudi številne profage, to je bakteriofage, vključene v bakterijski genom, a njihova vloga, ki bi za bakterijo lahko bi- la tudi pozitivna za preživetje v tej posebni okoljski niši, še ni bila preučena. Odpornost sevov iz rodu Bombella proti antibiotiku tetraciklin, ki ga uporabljajo v državah zunaj Evropske unije za prepreče- vanje bakterijske okužbe pri čebelah, je bila ugotovljena zgolj pri tipskem sevu B. apis. Odkritih ni bilo genov za sintezo protimi- krobnih bakteriocinov, to je beljakovinskih toksinov, ki jih mnoge bakterije proizvajajo, da bi zavrle razvoj sebi sorodnih bakterij- skih vrst. V genomih bakterije B. apis so našli tu- di gene za morebitne nove presnovne po- ti, obrambne mehanizme in interakcije z drugimi mikroorganizmi in gostitelji - na primer gene za encime, ki so vključeni v razkisanje matičnega mlečka, gene za enci- me, ki presnavljajo sladkorje iz nektarja in medu, gene za sintezo molekul, ki uničijo tujo DNA, kot so na primer restrikcijsko- -modifikacijski sistemi, ter druge. Specializacija filotipov na niše v medonosni čebeli Črevesna mikrobiota medonosnih čebel ve- lja za razmeroma preprosto, vendar je večina najdenih filotipov specializiranih za življe- nje v tem svojevrstnem okolju (Corby-Har- ris s sod., 2014). Znotraj tovrstne populacije mikroorganizmov srečamo dva posebej za- nimiva filotipa, tako imenovana filotipa alfa 2.1 in alfa 2.2, ki pripadata dvema oddalje- nima filogenetskima kladama znotraj druži- ne Acetobacteraceae. Prvi se nahaja izključno v črevesju medonosne čebel, medtem ko se drugi nahaja tudi v matičnem mlečku ter hipofaringealnih žlezah in ličinkah čebel. Oba filotipa se med seboj zelo razlikujeta po presnovnih in dihalnih sposobnostih. Pri filotipu alfa 2.2 srečamo poenostavljeno presnovo z nizkim izkoristkom, to je nepo- polno oksidacijo (fermentacijo), vendar hitro proizvodnjo energije iz glukoze, kar mu za- gotavlja prednost v okoljih, bogatih z glu- kozo, kot je matični mleček. Za filotip alfa 2.2 je zaradi izgube nadomestnih oksidacij- skih poti za presnovo glukoze to edini na- čin pridobivanje energije iz glukoze. Filotip alfa 2.1 ne vodi fermentacije, vendar lahko uporablja širši nabor primarnih darovalcev elektronov, na primer tudi različne organske kisline. Za razliko od filotipa alfa 2.2 ima filotip alfa 2.1 celotni cikel trikarboksilnih kislin in je prilagojen za hitro obnavljanje vmesnih proizvodov tega cikla, ki se iz nje- ga črpajo v različne biosintetske poti (slika 2). Tovrstni širši presnovni razpon filotipa alfa 2.1 zagotavlja potencialno prednost za življenje v zadnjem črevesu čebel, kjer sta tekmovanje z drugimi bakterijami in pri- lagodljivost pri izkoriščanju hranilnih virov ključnega pomena za obstoj. Oba f ilotipa imata v dihalni verigi ubikinon in terminal- ne oksidaze, odvisne od O2, vendar filotip alfa 2.1 lahko uporabi kot končni prejemnik (akceptor) elektronov tudi nitrat, kar mu za razliko od vseh ostalih ocetnokislinskih bakterij omogoča, da raste tudi ob odsotno- sti kisika. Omenjene fiziološke in presnovne razlike med obema skupinama bakterij so omogočile zavzetje posebnih niš v čebelah in s tem pripomogle k sobivanju filogenet- sko sorodnih bakterij v črevesju medonosnih čebel (Bonilla-Rosso s  sod., 2019). Pomen bakterije B. apis za čebelje ličinke V zadnjih dveh desetletjih se po vsem svetu srečujemo z znatnim zmanjšanjem populacij medonosnih čebel. Mnoge komercialne polj- ščine danes namreč komaj še lahko zadovo- ljujejo njihove minimalne potrebe po hrani- lih. Za bakterijo B. apis je bilo ugotovljeno, da čebeljim kolonijam zagotavlja nekatere aminokisline (slika 3), s čimer zaščiti čebele pred izgubo telesne mase ter tako zagota- vlja njihovo normalno razvijanje v odrasle čebele delavke. Pomanjkanje hranil, zlasti beljakovin, namreč najprej prizadene ličinke Slika 2: Porazdelitev družin genov med filotipoma alfa 2.1 in alfa 2.2 ter pregled njihovih glavnih funkcionalnih zmožnosti. A Diagram skupnih in edinstvenih družin genov v treh filotipih (alfa 2.1 in dveh podvrstah alfa 2.2 Bombella apis in Bombella sp.). C in D Povzetek glavnih funkcionalnih zmožnosti filotipov alfa 2.1 in alfa 2.2, kjer polne črte prikazujejo prisotnost presnovnih poti, črtkane pa odsotnost posameznih presnovnih poti. Prirejeno po viru: https://www.biorxiv.org/ content/10.1101/861260v1.full. di ha ln a ve ri ga biček biček di ha ln a ve ri ga sladkorji/sladkorni alkoholipentoze fosfatna pot pentoze fosfatna pot sladkorji/sladkorni alkoholi piruvat glikoliza cikel TCA purini purini pirimidini pirimidini vitaminivitamini aminokisline aminokisline cikel TCA gl uk on eo ge ne za gl uk on eo ge ne za glikoliza piruvat Alfa 2.1 Alfa 2.1 Alfa 2.2 Alfa 2.2 466 ■ Proteus 85/10 • Junij 2023Mikrobiologija • Vloga ocetnokislinskih bakterij v medonosni čebeli medonosnih čebel (slika 4), ki se posledično ne morejo razviti v odrasle osebke, hkrati pa postanejo bistveno bolj dovzetne za parazite, patogene viruse ter zajedavske pršice, kot je Varroa destructor. Ličinke medonosnih čebel se prehranjujejo pretežno z matičnim mleč- kom, cvetnim prahom ter nektarjem. Vsak bakterijski simbiont, izpostavljen takšni pre- hrani, mora biti sposoben prenašati protimi- krobno okolje, ki ga ustvarja matični mleček s svojimi obrambnimi peptidi, viskoznostjo in kislostjo. B. apis je edina bakterija, ki ji ne škodi tovrstna protimikrobna prehrana medonosne čebele. Čeprav je vloga bakterije B. apis ključna predvsem pri pospešitvi ra- sti ličink, pa lahko v kolonijah z zadostno oskrbo s hranili prevzema tudi vlogo pro- tiglivičnega simbionta (Parish s sod., 2022). Vloga primarnega okolja in družbene imunosti za razvoj matic Medonosne čebele (slika 5) so v primerja- vi z nekaterimi samotarskimi vrstami čebel mnogo bolj odvisne od skupne imunosti svojih kolonij. Pri čebeljih maticah, ki so del kompleksnega družbenega okolja, kot je aktivna kolonija, je tako na primer značilna manjša bakterijska raznolikost mikrobiote njihovega zadnjega črevesa kot pri maticah, shranjenih v izoliranem okolju, kjer pre- učujejo izključno združbe čebeljih matic. Sodobne raziskave na tem področju poleg družbene imunosti kolonij med drugim po- udarjajo tudi pomen samega izvora čebeljih matic, predvsem pa primarnega družbenega okolja, v katerem se začneta rast in razvoj matic, na nadaljnje spreminjanje črevesne mikrobiote ter s tem povezane proizvodne in razmnoževalne sposobnosti matic. Matice so namreč edine razmnoževalne samice če- beljih kolonij, ki so v svojem večletnem ži- vljenju osredotočene zlasti na produkcijo in lego jajčec, zato njihov pogin velja za enega izmed glavnih dejavnikov zmanjševanja ve- likosti družin in s tem celotnih populacij čebel. Njihova edinstvena fiziologija in raz- množevalna vloga jim omogočata zmožnost širjenja mikroorganizmov, ki se lahko pre- našajo ter razmnožujejo v protimikrobnem matičnem mlečku. Podobno kot pri mnogih drugih dolgoživih organizmih pa se mikro- biota matice lahko sčasoma preoblikuje, kar je odvisno predvsem od njihove presnove in prehranskih navad. Mikrobioto, ki jo obli- kujejo dolgotrajni vplivi v skladu z njihovo mnogo daljšo življenjsko dobo, med drugim naseljujejo nekatere pionirske vrste, ki jim pripisujejo sposobnost krepitve imunskega Nadaljevanje se na strani 471. PROTEUS mesečnik za poljudno naravoslovje letnik 85 www.proteus.si Slika 3: Bakterija B. apis lahko proizvaja vse esencialne aminokisline in izloča lizin v prehrano ličink. Vsaka aminokislina, ki jo bakterija lahko sintetizira, je označena z rožnato barvo. Prirejeno po viru: https://www.nature. com/articles/s41396- 022-01268-x#citeas. histidin triptofan lizin arginin prolin glicin glutamat, glutamin cistein, serin, metionin aspartat, asparagin alanin leucin valin treonin, izoleucin tirozin, fenilalanin