Orlando Teen Varun Madan uporablja probiotične bakterije za shranjevanje čebel

Kot vsi najstniki se Varun Madan raztresen od domače naloge. Nekega večera je namesto branja o metuljih za šolsko nalogo pomotoma padel na internetno zajecko luknjo v raziskavah čebel. Ta obvoz je pripeljala najstnika Orlanda do tekmovanja na enem izmed največjih znanstvenih sejmov srednjih šol v Združenih državah Amerike ta teden, oboroženi s svojim načrtom, da bi rešil svetovne kolonije čebel pred popolnim propadom.

Madan, ki je zdaj v devetem razredu, vam bo povedal vse o tem, kako čebele po svetu oprašujejo milijarde dolarjev kmetijskih pridelkov. Razložil bo tudi, da umirajo s skrb zbujajočo hitrostjo, skrivnostni pojav, ki se imenuje kolaps kolonij, ki ga poganjajo bolezni, pesticidi in slaba prehrana. Najpomembneje pa je, da vam bo povedal o odkritju, ki ga je naredil o črevah čebel, ki bi samo lahko preprečile njihovo smrt.

"To se dogaja res, zelo dolgo časa," pravi Madan Inverse. "Veliko je neuspešnih stvari, ki so jih ljudje poskušali za to." Njegov vstop v Društvo za znanost in javni sejem Broadcom MASTERS v Washingtonu tega meseca je bil njegov načrt za njihovo reševanje.

Madan se je pridružil Jamieju Ellisu, profesorju entomologije na Univerzi na Floridi, ki se je specializiral za čebele. Ellis je Madana nakazal na pomembno vodilno hipotezo o tem, kaj poganja svetovna čebela.

"Več me je poučil o tem, zakaj se to dogaja, in njegova glavna hipoteza je bila, da pomanjkanje imunitete povzroča pomanjkanje odpornosti na te zunanje dejavnike, kot so paraziti, škodljivci, plenilci, vse to," pravi Madan. Takoj se je spomnila vloga mikrobioma črevesja v imuniteti. Galaksija bakterij, kvasovk in virusov, ki živijo v človeškem prebavnem traktu, je bistvena za splošno zdravje. Tako kot je moten mikrobiom ovira razvoj in imunsko funkcijo pri ljudeh, je mislil, da se to morda dogaja tudi pri čebelah. Takoj, ko se je vrnil domov v Orlando, se je potopil v raziskavo in odkril, da od 13 koristnih bakterij v mikrobiomu medonosnih čebel, dve najdemo pri ljudeh.

Uporabil je en klic Bifidobacterium infantis preizkusiti svojo hipotezo, da so spremembe v črevesnem mikrobiomu čebel vodile k njihovi smrti.

Madanovo lokalno čebelnjak, združenje čebelarjev Orange Blossom, je zelo podpiralo delo Madana. »Bili so blagoslovljeni, da sem dobil pet panj,» da bi naključni srednješolci prosili za nekaj čebeljih čebel, ponavadi bi temu rekli ne, «se spominja. "Ampak imam pet celih panjev!"

V zimskem času, ko ni dovolj cvetja, da bi se čebele hranile, čebelarji zagotavljajo kozarec raztopine sladkorja za simulacijo naravne prehrane nektarja. To je Madanu omogočilo, da je eksperimentalno nadzoroval, kaj njegove čebele porabijo, saj so v bistvu jedle iz kozarca celo zimo.

V zidarskih kozarcih, ki hranijo njegovih pet panj, je Madan postavil različne nivoje B. infantis bakterije. Dve koprivnici sta imeli visoko koncentracijo bakterij, dva panja sta dobila malo manj, peti panj pa ni dobil nobene kontrolne skupine. Šest tednov je spremljal štiri različne kazalnike zdravja panjev: vrednosti za prehrano (koliko čebel prihaja v panj, da bi vrnili hrano nazaj), maso medu, populacijo in proizvodnjo plemen (koliko ličink proizvaja panj).

Za določitev populacij čebel je Madan slikal vsak okvir v panju, ocenil število čebel v njem in to število pomnožil s skupnim številom okvirov v panju. "Očitno bi bilo neracionalno prešteti vse," pravi. Za proizvodnjo legel je podobno štel tudi ličinke. Močno je uporabil števec za roke, da bi preštel, koliko čebel je prišlo in izstopilo v desetih minutah med njegovimi dvotedenskimi opazovanji. Tehtanje spodnjega bloka vsakega panja je pokazalo maso medu, saj je na njej vse kaplja. »Karkoli je bilo najbolj pošteno, - oprosti, kar je bilo najtežje - bi to zapisali,« pravi.

Madan je hitro dobil občutek težav na terenu. »To ni prišlo brez moje škode,« pravi. »Izpeljali smo panje, in 42-krat sem ga ujela! Enkrat v trebuhu! Ampak veš kaj? To je znanost! In tako sem vesel, da sem imel nadzor. V nasprotnem primeru bi se lahko z lahkoto spremenilo v štiristo. Nekaj ​​se je spominjalo na nevarnosti čebelarstva. Kot pevec in igralec uporablja svoje sposobnosti izvajalca, da pretvori "metodo" dela v papir.

Z nadzorom odraslih čebelarjev je Madan preživel, da bi zajel vse njegove podatke in preizkusil njihov pomen s pomočjo akademikov, ki so bili bolje opremljeni za izvajanje statističnih analiz.

Tako kot je predvidevala njegova hipoteza, so spremembe v črevah čebel spremenile zdravje panja. Panje, ki so dobile nizek odmerek B. infantis povzročila več ličink, pridobila več medu in podprla večje populacije odraslih čebel. Visoke dojne košnice so proizvedle več ličink kot nadzor, vendar ne toliko kot panj z majhnimi odmerki. Vendar pa ni našel nobene statistično pomembne razlike v vrednostih za prehrano.

Cameron Jack, raziskovalka medonosne čebele na Univerzi na Floridi, je ena od odraslih, ki so pomagali Madanu, da javno predstavi svoje delo, in ga naučil navigirati - kar je morda najpomembnejše za novega raziskovalca - kako se izogniti pretiravanje pomen njegovih ugotovitev. Bil je navdušen nad tem, kako hitro Madan razume način predstavitve znanosti v profesionalnem okolju.

"Lepo je videti, da so nekateri otroci, ki resnično dojemajo nekatere pomembne znanstvene koncepte, ki jih veliko odraslih ne dobijo: imeti morate več ponovitev in nekaj, kar je statistično zaznavno, preden lahko naredite izobraženo predpostavko," pravi Jack. Inverse. »Veliko ljudi v javnosti ne zaveda teh stvari in tam je veliko smeti, ki jih ljudje vzamejo za resnico, vendar zato, ker nimajo znanja o tem, kako deluje znanost. Lepo je videti mlajšo generacijo, ki je to razumela."

S temi spretnostmi je Madan predstavil na Broadcom MASTERS ta teden in zaslužil enega od 30 finalistov. Čeprav ni odnesel domov na prvo mesto, je Madan nepremišljen, zdaj pa se osredotoča na mikroskopske učinke B. infantis čebel.

»Ali je resnično vplival na dejansko črevo čebel? To je letošnji projekt, «pravi. »Želim videti, ali lahko ta bakterija resnično izbriše ta patogen, imenovan nosema, ki je v črevesju čebel. Če se to zgodi, se lahko ta bakterija enkrat za vselej dokaže, da je resnično, resnično dobra."