Uit een nieuw onderzoek door wetenschappers is gebleken dat een veelgebruikt pesticide dat op grote schaal wordt gebruikt in de mondiale landbouw de genexpressie van hommels op moleculair niveau verandert en hun voortplantingsvermogen verstoort, wat op de lange termijn een bedreiging kan vormen voor de bestuiving van gewassen en de voedselveiligheid.
Bijen en andere bestuivende insecten vormen de hoeksteen van de moderne landbouw. Ze helpen bij het reproduceren van een groot aantal fruit-, groenten- en zaadgewassen, waardoor een stabiele voedselvoorziening op de menselijke tafel wordt gegarandeerd. Pesticiden die worden gebruikt om gewassen tegen ongedierte te beschermen, kunnen deze cruciale ecologische dienst echter schaden als ze schadelijk zijn voor bestuivers.
De chemische stof die deze keer zorgen baart, is sulfoxaflor. Dit bestrijdingsmiddel is in 2013 in gebruik genomen. Het richt zich vooral op zuigende plagen zoals bladluizen. Het wordt veel gebruikt in akkers zoals maïs en sojabonen en heeft opmerkelijke effecten bij het voorkomen en bestrijden van gewasplagen. Studies hebben echter aangetoond dat sulfoxaflor giftig is voor bijen, en de wetenschappelijke gemeenschap heeft de impact van blootstelling aan lage doses op de voortplanting van bijen en op mechanismen op moleculair niveau gevolgd.
Een onderzoeksteam van het Georgia Institute of Technology in de Verenigde Staten bevestigde verder in een nieuwe studie dat blootstelling aan lage doses sulfoxaflor niet alleen de voortplanting van hommels verstoort, maar ook de expressieactiviteiten van meerdere genen in hun lichaam aanzienlijk verandert. Het onderzoek werd gefinancierd door het Amerikaanse ministerie van Landbouw. De onderzoekers stelden werkbijen bloot aan lage niveaus van sulfoxaflor in een gecontroleerde omgeving en ontdekten veranderingen in genexpressie in verschillende weefseldelen.
De resultaten toonden aan dat het eierstokweefsel van de hommel de meest getroffen plaats was, met dramatische veranderingen in de genactiviteit. Het onderzoeksteam wees erop dat dit type ovariële genexpressiestoornis het algehele reproductieve succespercentage van de bijenkolonie kan verminderen, wat zal bijdragen aan de afname van het aantal bijenkolonies op de lange termijn. Om dit effect in detail te karakteriseren, hebben de onderzoekers in het experiment snel hommelweefsel ingevroren, vervolgens de veranderingen in genactiviteit na blootstelling aan pesticiden geanalyseerd en computermodellen gebruikt om de meest significant beïnvloede biologische processen te identificeren.
Michael Goodisman, een van de leiders van het onderzoeksteam en professor aan de School of Biological Sciences van het Georgia Institute of Technology, zei dat het unieke aan deze studie is dat het moleculaire veranderingen in genexpressie rechtstreeks koppelt aan daadwerkelijke ecologische gevolgen voor individuele bijen en bijen. Dit soort schaaloverschrijdend bewijs is nog steeds zeer zeldzaam bij de risicobeoordeling van pesticiden.
Het onderzoek benadrukt ook de kernproblemen waarmee de hedendaagse landbouw wordt geconfronteerd: aan de ene kant zijn pesticiden nodig om plagen effectief te bestrijden om de opbrengsten en de winsten van boeren te garanderen; aan de andere kant moeten ze de schade aan nuttige insecten, zoals hommels, tot een minimum beperken. De eerste auteur van het onderzoek, Sarah Orr, leidde de experimenten tijdens haar postdoctorale werk bij Georgia Tech en is nu assistent-professor aan de Universiteit van Tampa. Ze benadrukte dat het doel van wetenschappelijk onderzoek is om werkbare compromissen te vinden tussen plaagbestrijding en insectenbehoud om de mondiale voedselproductie, die afhankelijk is van bestuivingssystemen, veilig te stellen.
Onderzoekers wijzen erop dat het stabiel houden van bijenkolonies cruciaal is voor het garanderen van bestuiving. Als bijenkolonies onvoldoende nakomelingen krijgen als gevolg van factoren zoals de druk van pesticiden, zal de efficiëntie van de gewasbestuiving onvermijdelijk afnemen, wat gevolgen heeft voor de opbrengsten en de gezondheid van het ecosysteem. scitechdaily
Het is belangrijk op te merken dat sulfoxaflor slechts een van de vele stressoren is waarmee hommels te maken krijgen. Naast de blootstelling aan pesticiden worden veranderingen in het milieu, zoals de opwarming van de aarde en frequente extreme hitte, steeds belangrijkere stressoren. Wetenschappers hopen dat ze, door een diepgaand inzicht te krijgen in de manier waarop pesticiden zoals sulfoxaflor de fysiologie en het gedrag van bijen op moleculair niveau beïnvloeden, boeren en regelgevende instanties een meer wetenschappelijke basis voor besluitvorming kunnen bieden, waardoor de opbrengst van gewassen kan worden gewaarborgd en tegelijkertijd deze bestuivers die belangrijke diensten leveren aan de landbouw en natuurlijke ecosystemen beter kunnen worden beschermd.