ITALIANO
La digestione del polline nelle api e nei bombi è un processo complesso, profondamente mediato dalla presenza di simbionti intestinali. Sebbene questi insetti condividano molte caratteristiche fisiologiche, le differenze nella struttura coloniale, nella dieta e nella durata del volo determinano adattamenti specifici nei meccanismi di assimilazione nutrizionale. Comprendere tali differenze è cruciale per valutare l’efficienza energetica delle colonie e la loro capacità di sopravvivere in ambienti variabili.
Nelle api mellifere (Apis mellifera), il polline rappresenta la principale fonte proteica, essenziale per lo sviluppo delle larve e per il mantenimento delle operaie adulte. Il microbiota intestinale, costituito da batteri altamente specializzati, produce enzimi capaci di degradare polisaccaridi complessi e molecole difensive presenti nel polline, rendendo disponibili aminoacidi, vitamine e micronutrienti. Questo meccanismo non solo ottimizza l’assimilazione dei nutrienti, ma riduce anche la tossicità di alcuni composti vegetali, proteggendo le api da possibili effetti avversi.
Nei bombi (Bombus spp.), che presentano colonie più piccole e spesso stagionali, il microbiota intestinale è meno stabile ma più flessibile. Questa plasticità consente ai bombi di sfruttare un’ampia varietà di fonti polliniche, adattandosi rapidamente a cambiamenti nell’offerta di fiori. Tuttavia, la digestione del polline nei bombi è meno efficiente in termini di resa nutrizionale rispetto alle api mellifere, riflettendo un compromesso tra flessibilità alimentare e capacità di assimilazione energetica.
L’integrazione tra microbiota e metabolismo energetico è un punto centrale per la sopravvivenza delle colonie. La fermentazione microbica dei polisaccaridi e dei lipidi complessi produce composti a basso peso molecolare che l’insetto può assimilare rapidamente durante il volo o la raccolta di nettare e polline. In assenza di una comunità microbica equilibrata, le colonie mostrano una diminuzione della produttività e della resistenza a stress multipli, inclusi cambiamenti climatici, pesticidi e parassiti.
Un altro aspetto critico riguarda la produzione di miele. Nelle api mellifere, l’efficienza digestiva del polline influisce indirettamente sulla qualità e sulla quantità di miele prodotto. Nutrienti assimilati dalle larve e dalle operaie contribuiscono a ottimizzare l’attività enzimatica nelle ghiandole ipofaringee, migliorando la trasformazione del nettare in miele e la capacità di stoccaggio a lungo termine. Nei bombi, la produzione di sciroppi energetici all’interno della colonia è meno centralizzata, ma il microbiota continua a svolgere un ruolo fondamentale nella digestione del polline e nella fornitura di energia rapida per i voli di raccolta.
Infine, l’interazione tra microbiota, polline e patogeni rappresenta un elemento chiave nella resilienza delle colonie. Simbionti intestinali ben bilanciati proteggono da batteri opportunisti e virus, migliorando la risposta immunitaria collettiva. Alterazioni dovute a pesticidi o stress ambientali riducono l’efficacia di questi sistemi di difesa, aumentando la vulnerabilità delle colonie sia delle api mellifere sia dei bombi.
Fonti principali:
Engel et al., 2012, Functional diversity within the honey bee gut microbiota, Proceedings of the Royal Society B.
Koch & Schmid-Hempel, 2011, Socially transmitted gut microbiota protect bumble bees against an intestinal parasite, PNAS.
Kwong et al., 2017, Microbial communities of bees: structure, function, and resilience, Current Opinion in Insect Science.
ENGLISH
Digestive physiology of honey bees and bumble bees: microbiota, pollen, and energy production
Pollen digestion in honey bees and bumble bees is a complex process, heavily mediated by intestinal symbionts. While these insects share many physiological traits, differences in colony structure, diet, and flight duration lead to specific adaptations in nutrient assimilation. Understanding these differences is essential for assessing colony energy efficiency and survival capacity in variable environments.
In honey bees (Apis mellifera), pollen represents the primary protein source, crucial for larval development and the maintenance of adult workers. The gut microbiota, composed of highly specialized bacteria, produces enzymes capable of breaking down complex polysaccharides and defensive plant compounds, making amino acids, vitamins, and micronutrients available. This mechanism not only optimizes nutrient absorption but also reduces the toxicity of certain plant compounds, protecting bees from potential adverse effects.
In bumble bees (Bombus spp.), which have smaller and often seasonal colonies, the gut microbiota is less stable but more flexible. This plasticity allows bumble bees to exploit a wide range of pollen sources, adapting rapidly to changes in flower availability. However, pollen digestion in bumble bees is less efficient in terms of nutritional yield compared to honey bees, reflecting a trade-off between dietary flexibility and energy assimilation capacity.
Integration between microbiota and energy metabolism is central to colony survival. Microbial fermentation of complex polysaccharides and lipids produces low-molecular-weight compounds that the insect can quickly assimilate during flight or foraging. In the absence of a balanced microbial community, colonies exhibit reduced productivity and resilience to multiple stressors, including climate fluctuations, pesticides, and parasites.
Another critical aspect concerns honey production. In honey bees, efficient pollen digestion indirectly influences the quantity and quality of honey produced. Nutrients assimilated by larvae and workers optimize enzymatic activity in the hypopharyngeal glands, enhancing nectar transformation into honey and long-term storage capacity. In bumble bees, colony energy syrups are less centralized, but microbiota still plays a crucial role in pollen digestion and rapid energy provision for foraging flights.
Finally, interactions among microbiota, pollen, and pathogens are key to colony resilience. Well-balanced gut symbionts protect against opportunistic bacteria and viruses, enhancing collective immune responses. Alterations caused by pesticides or environmental stress reduce the efficacy of these defense systems, increasing vulnerability in both honey bee and bumble bee colonies.
Main references:
Engel et al., 2012, Functional diversity within the honey bee gut microbiota, Proceedings of the Royal Society B.
Koch & Schmid-Hempel, 2011, Socially transmitted gut microbiota protect bumble bees against an intestinal parasite, PNAS.
Kwong et al., 2017, Microbial communities of bees: structure, function, and resilience, Current Opinion in Insect Science.
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