Orlando Teen Varun Madan bruger probiotiske bakterier til at redde honningbierne

Som alle teenagere bliver Varun Madan distraheret fra sine lektier. En aften, snarere end at læse om sommerfugle til en skoleopgave, faldt han ved et uhell på et internetkaninhul med honningbi-forskning. Den omvej led Orlando-teenageren til at konkurrere i en af ​​de største mellemskolevidenskabelige messer i USA i denne uge, bevæbnet med sin plan om at redde verdens bikolonier fra total sammenbrud.

Madan, nu i niende klasse, vil fortælle dig alt om, hvordan bier pollinerer milliarder dollars af landbrugsafgrøder rundt om i verden. Han vil også forklare, at de er ved at dø i en alarmerende hastighed, et mystisk fænomen kaldet "koloni sammenbrud" drevet af sygdom, pesticider og dårlig ernæring. Men vigtigst af alt vil han fortælle dig om en opdagelse, han lavede om de bier, der bare kunne forhindre deres død.

"Det har foregået virkelig, virkelig lang tid," siger Madan Inverse. "Der er så mange mislykkede ting, som folk har forsøgt på dette." Hans indtræden til Society of Science og offentlighedens Broadcom MASTERS videnskabelige messe i Washington, D.C. i denne måned var hans plan om at redde dem.

Enamored med bierne mødte Madan Jamie Ellis, Ph.D., en professor i entomologi ved University of Florida, der specialiserer sig i honningbier. Ellis clued Madan ind i en vigtig førende hypotese om, hvad der kører globalt honningbiet falder.

"Han uddannede mig mere om, hvorfor dette sker, og hans hovedhypotese var deres manglende immunitet forårsager manglende modstand mod disse eksterne stressorer som parasitter, skadedyr, rovdyr, alle de ting," siger Madan. Umiddelbart sprang den rolle, som den menneskelige tarmmikrobiom spiller i immunitet, i tankerne. Galaksen af ​​bakterier, gær og vira, der lever i det menneskelige fordøjelseskanalen er afgørende for det generelle helbred. Ligesom et forstyrret mikrobiom svækker udvikling og immunfunktion hos mennesker, tænkte han, at det samme sker med bier. Så snart han kom hjem til Orlando, dykker han ind i forskningen og opdager, at der blandt de 13 gunstige bakterier i honningbi mikrobiomet findes to hos mennesker.

Han brugte en kaldet Bifidobacterium infantis at afprøve hans hypotese om, at ændringer i tarmens mikrobiom ledte til deres død.

Madans lokale apiary, Orange Blossom Beekeepers Association, var yderst støttende til Madans arbejde. "Jeg var velsignet for at få fem elveblader, fordi en tilfældig mellemskolebøn spurgte om nogle honningbensfeber, som regel ville de sige nej til det," minder han om. "Men jeg har fem hele nældefeber!"

Gennem vinteren, når der ikke er så mange blomster til bier at føde på, giver biavlere mason krukker af sukkeropløsning for at simulere biernes naturlige diæt af nektar. Dette gav Madan mulighed for at eksperimentelt kontrollere, hvad hans bier var i forbrug, da de i det væsentlige kun spiste fra krukken hele vinteren.

I Mason krukker fodring hans fem biprodukter, Madan sætte varierende niveauer af B. infantis bakterie. To nældefeber har en høj koncentration af bakterier, to nældefeber blev lidt mindre, og den femte hive fik ingen - kontrolgruppen. I seks uger fulgte han fire forskellige indikatorer for bivirkninger: foderværdier (hvor mange bier kommer ind og ud af bikoppen for at bringe mad tilbage), honningmasse, befolkning og brødproduktion (hvor mange larver producerer biavlen).

For at bestemme biopopulationer tog Madan billeder af hver ramme i bikupaen, estimerede antallet af bier i det og multiplicerede derefter dette tal med det samlede antal rammer i bikuponen. "Det ville helt klart være irrationelt at tælle dem alle," siger han. Til brødproduktion tællede han ligeledes larver. Han brugte omhyggeligt en håndtæller til at tælle, hvor mange bier kom ind og ud i løbet af ti minutter under sine ugentlige observationer. Ved at veje nederste blok af hver kappe angives honningmasse, som det er her, hvor det hele dråber. "Hvilket var den honeyest, - undskyld, hvad der var den tyngste - vi ville optage det," siger han.

Madan fik hurtigt en følelse af vanskelighederne med feltarbejde. "Dette kom ikke uden min skade," siger han. "Vi tog ud i elvebladerne, og jeg blev stukket 42 gange! En gang i min navle! Men du ved hvad? Det er videnskaben! Og jeg er så glad for at jeg havde tilsyn. Ellers kunne den 42 nemt have forvandlet til fire hundrede. "Fortæller biavlernes farer kommer udøveren i Madan ud. En sanger og skuespiller bruger han sin performers evner til at omdanne afsnittet "metoder" i et papir til en gribende fortælling.

Under overvågning af voksne biavlere overlevede Madan for at indsamle alle sine data, idet de testede deres betydning ved hjælp af akademikere bedre rustet til at udføre statistiske analyser.

På samme måde som hans hypotese forudsagde ændringer i biernes tarm ændrede bikens helbred. De biprodukter, der fik den lave dosis af B. infantis producerede flere larver, lavede mere honning og støttede større populationer af voksne bier. Højdosisfeber producerede mere larver end kontrollen, men ikke så mange som lavdosishive. Han fandt imidlertid ingen statistisk signifikant forskel i foraging værdier.

Cameron Jack, en honningbiforsker ved University of Florida, er en af ​​de voksne, der gik op for at hjælpe Madan med at præsentere sit arbejde offentligt og lære ham at navigere - måske vigtigst for den spirende forsker - hvordan man skal undgå overdrive betydningen af ​​hans resultater. Han var imponeret over, hvor hurtigt Madan greb den måde, hvorpå videnskaben skal præsenteres i en professionel indstilling.

"Det er dejligt at se nogle børn, der virkelig forstår nogle vigtige videnskabelige begreber, at mange voksne ikke får: Du skal have flere replikationer og noget, der er statistisk detekterbart, før du kan udføre en uddannet antagelse," fortæller Jack Inverse. "En stor del af offentligheden forstår ikke disse ting, og der er en masse affaldsforskning derude, som folk tager som sandhed, men det er fordi de ikke har viden om, hvordan videnskaben virker. Det er rart at se en yngre generation gribe det."

Med disse færdigheder præsenterede Madan i Broadcom MASTERS denne uge og tjente en af ​​30 landsdækkende finalisttitler. Selvom han ikke tog hjem toppremien, er Madan uudviklet, og nu vendes fokus på de mikroskopiske virkninger af B. infantis på biernes indside.

"Virkede det virkelig honeybees 'faktiske tarmen? Det er årets projekt, "siger han. "Jeg vil gerne se, om denne bakterie virkelig kan slette dette patogen kaldet nosema, som er i honningbi-gutten. Hvis det gør det, kan bakterierne for en gang bevise, at det virkelig er rigtig godt."