Orlando Teen Varun Madan utilizza batteri probiotici per salvare le api da miele

Come tutti gli adolescenti, Varun Madan si distrae dai suoi compiti. Una sera, invece di leggere le farfalle per un incarico scolastico, è caduto accidentalmente in una buca di coniglio internet della ricerca sulle api. Questa deviazione ha portato l'adolescente di Orlando a gareggiare in una delle più grandi fiere della scienza della scuola media negli Stati Uniti questa settimana, armato del suo piano per salvare le colonie di api dal totale collasso.

Madan, ora al nono anno, ti dirà tutto su come le api impollinano miliardi di dollari di colture agricole in tutto il mondo. Spiegherà anche che stanno morendo a un ritmo allarmante, un fenomeno misterioso chiamato "collasso di colonie" guidato da malattie, pesticidi e scarsa nutrizione. Ma, soprattutto, ti parlerà di una scoperta che ha fatto sul fegato delle api che potrebbe solo impedire la loro scomparsa.

"Sta andando avanti da molto, molto tempo", dice Madan Inverso. "Ci sono così tante cose infruttuose che le persone hanno provato per questo". Il suo ingresso alla Society for Science e alla Broadcom Public Broadcom Public Show a Washington, DC, questo mese è stato il suo piano per salvarli.

Innamorato delle api, Madan ha incontrato Jamie Ellis, Ph.D., professore di entomologia all'Università della Florida, specializzato in honeybees. Ellis ha fatto capire a Madan un'ipotesi importante su cosa sta causando il declino globale delle api.

"Mi ha educato di più sul perché questo sta accadendo, e la sua ipotesi principale era che la mancanza di immunità causasse la mancanza di resistenza a questi fattori esterni come parassiti, parassiti, predatori, tutta quella roba", dice Madan. Immediatamente, il ruolo svolto dal microbioma intestinale umano nell'immunità è venuto alla mente. La galassia di batteri, lieviti e virus che vivono nel tratto digestivo umano è essenziale per la salute generale. Proprio come un microbioma distrutto compromette lo sviluppo e la funzione immunitaria nell'uomo, pensò, forse lo stesso sta accadendo alle api. Non appena è tornato a casa a Orlando, si è immerso nella ricerca, scoprendo che tra i 13 batteri benefici nel microbioma delle api, due si trovano negli esseri umani.

Ne ha usato uno chiamato Bifidobacterium infantis per verificare la sua ipotesi che i cambiamenti nel microbioma intestinale delle api stavano portando alla loro fine.

L'apiario locale di Madan, l'Orange Blossom Beekeepers Association, fu di grande aiuto per il lavoro di Madan. "Ho avuto la fortuna di avere cinque alveari, perché una scuola media casuale chiedeva un po 'di alveari, di solito dicevano di no", ricorda. "Ma ho avuto cinque alveari!"

Durante l'inverno, quando non ci sono tanti fiori per le api da nutrire, gli apicoltori forniscono vasi di mason di soluzione zuccherina per simulare la dieta naturale di api del nettare. Ciò diede a Madan l'opportunità di controllare sperimentalmente ciò che le sue api stavano consumando, dato che in pratica mangiavano dal barattolo solo per tutto l'inverno.

Nei vasi dei muratori che alimentavano i suoi cinque alveari, Madan mise diversi livelli di B. infantis batteri. Due alveari ottennero un'alta concentrazione di batteri, due alveari ottennero un po 'meno, e il quinto alveare non ne ebbe nessuno - il gruppo di controllo. Per sei settimane ha monitorato quattro diversi indicatori di salute dell'alveare: valori di foraggiamento (quante api stanno entrando e uscendo dall'alveare per riportare il cibo), la massa di miele, la popolazione e la produzione di covata (quante larve produce l'alveare).

Per determinare le popolazioni di api, Madan fotografò ogni fotogramma nell'alveare, stimò il numero di api al suo interno e moltiplicò quel numero per il numero totale di fotogrammi nell'alveare. "Ovviamente sarebbe irrazionale contarli tutti", dice. Per la produzione di covata, ha contato allo stesso modo le larve. Faticosamente ha usato un contatore a mano per contare quante api sono entrate e uscite in dieci minuti durante le sue osservazioni bisettimanali. Pesando il blocco inferiore di ogni alveare indicava la massa del miele, poiché è lì che gocciola tutto. "Qualunque sia stata la più dolce, - scusa, quale sia stata la più pesante - la registreremo", dice.

Madan ha subito capito le difficoltà del lavoro sul campo. "Questo non è venuto senza il mio danno", dice. "Abbiamo tirato fuori gli alveari e mi sono fatto male 42 volte! Una volta nel mio ombelico! Ma sai una cosa? È scienza! E sono così felice di aver avuto la supervisione. Altrimenti, quella 42 avrebbe potuto facilmente trasformarsi in qualcosa di centoquaranta. "Raccontando i pericoli dell'apicoltura, l'esecutore di Madan viene fuori. Cantante e attore, usa le abilità del suo interprete per trasformare la sezione "metodi" di un giornale in un racconto avvincente.

Con la supervisione degli apicoltori adulti, Madan sopravvisse per catturare tutti i suoi dati, testando il loro significato con l'aiuto di accademici meglio equipaggiati per eseguire analisi statistiche.

Proprio come prevedeva la sua ipotesi, i cambiamenti nelle viscere delle api cambiarono la salute dell'alveare. Gli alveari che hanno ottenuto la bassa dose di B. infantis produceva più larve, produceva più miele e sosteneva popolazioni più grandi di api adulte. Alveari ad alto dosaggio producevano più larve del controllo, ma non tanto quanto l'alveare a basse dosi. Tuttavia, non ha riscontrato differenze statisticamente significative nei valori di foraggiamento.

Cameron Jack, un ricercatore alle api dell'università della Florida, è uno degli adulti che si è fatto avanti per aiutare Madan a presentare il suo lavoro pubblicamente, insegnandogli a navigare - forse la cosa più importante per il ricercatore in erba - come evitare sopravvalutando il significato delle sue scoperte. Rimase colpito dalla rapidità con cui Madan comprese il modo in cui la scienza doveva essere presentata in un ambiente professionale.

"È bello vedere alcuni ragazzi che stanno davvero afferrando alcuni concetti scientifici importanti che molti adulti non riescono a ottenere: è necessario disporre di più repliche e qualcosa che sia statisticamente rilevabile prima di poter formulare un'ipotesi fondata", dice Jack Inverso. "Un sacco di gente comune non si rende conto di queste cose, e c'è un sacco di scienza dei rifiuti là fuori che le persone considerano come verità, ma perché non hanno una conoscenza di come funziona la scienza. È bello vedere una generazione più giovane coglierla."

Con queste abilità, Madan ha presentato alla Broadcom MASTERS questa settimana, guadagnando uno dei 30 titoli finalisti nazionali. Sebbene non abbia portato a casa il primo premio, Madan è imperterrito, concentrandosi ora sugli effetti microscopici di B. infantis sull'interno delle api.

"Ha davvero influenzato l'intestino vero e proprio dell'ape? Questo è il progetto di quest'anno ", dice. "Voglio vedere se questo batterio può veramente cancellare questo agente patogeno chiamato nosema, che è nell'intestino dell'ape. Se lo fa, questo batterio può essere provato una volta per tutte che è davvero, davvero buono."