La prima domanda che tutti vogliono sapere è: come?
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"Sono sorpreso che ci sia voluto così tanto tempo per chiedere", dice Brandon Hopkins con una risata. L'entomologo trentacinquenne sta preparando dei campioni da inviare al laboratorio nazionale del Servizio di ricerca agricola dell'USDA per la conservazione delle risorse genetiche a Fort Collins, in Colorado, una struttura dedicata a garantire l'approvvigionamento alimentare raccogliendo materiale genetico da specie agricole. "Praticamente li stringi e la roba viene fuori", dice.
Hopkins è l'apiario e il responsabile del laboratorio dell'Apiary Program della Washington State University, e la "roba" a cui si riferisce è lo sperma delle api.
Sì, sperma. Hopkins trascorre molto del suo tempo visitando gli apicoltori e raccogliendo liquido seminale dai droni, le api da miele maschili che esistono principalmente per impregnare le api regine. Oppure, come dice Hopkins: “Stanno volando i genitali. Non raccolgono il nettare; non raccolgono polline. L'unica cosa che fanno è il compagno. "
Preferisce catturare i droni durante il volo, quando stanno tornando dai loro tentativi quotidiani di accoppiarsi con una regina. Tra le 13:00 e le 17:00 - il loro tempo di volo - imposta gli schermi a maglie di fronte agli ingressi degli alveari. Le api operaie sono abbastanza piccole da passare attraverso gli schermi e tornare nella loro dimora, ma i droni non possono. Mentre si aggrappano ai divisori, Hopkins entra in azione, raccogliendo le api senza pungiglione in gabbie e posizionandole, una ad una, al microscopio.
Spiega il suo processo: “Quando schiacci un maschio, se è maturo, i suoi genitali vengono fuori. E poi, fluttuando su un po 'di muco, è circa un microlitro di seme. ”Purtroppo, in natura, i droni mettono così tanto sangue ed energia in riproduzione che muoiono dopo un accoppiamento riuscito. E questo è ciò che Hopkins imita in laboratorio: "Li stringiamo al punto in cui muoiono", dice. Hopkins impiega circa un'ora per processare 300-500 droni e riempire una singola provetta da 100 microlitri con il loro fluido riproduttivo.
La domanda di follow-up, ovviamente, è: perché? Cioè: perché nel mondo gli scienziati stanno raccogliendo seme di ape?
In breve, come copertura per il futuro. "Potrebbero esserci [varianti di un gene] uniche e preziose che potrebbero non essere notevolmente preziose a questo punto", ma potrebbero diventare incredibilmente importanti di fronte a una minaccia futura ancora sconosciuta, Hopkins afferma del materiale genetico che raccoglie. La maggior parte del seme viene congelato, catalogato e conservato a Fort Collins, dove la speranza è che rimanga vitale per anni, forse decenni, in attesa di essere scongelato in modo da poter impregnare un'ape da miele in futuro.
O non così lontano in futuro. Le api da miele affrontano già molte minacce: parassiti e malattie, pesticidi e fungicidi, nutrizione e gestione delle colonie, sia in termini di apicoltura e allevamento che di genetica. In cima alla lista c'è un acaro parassita chiamato Varroa destructor, che si riproduce nelle colonie di api da miele e vive fino al suo nome sinistro succhiando il sangue dagli adulti e sviluppando larve. È stata una popolazione di api devastante da quando è stata scoperta per la prima volta negli Stati Uniti nel 1987.
In base ai numeri, la situazione è terribile. Secondo l'USDA National Agricultural Statistics Service, alla fine degli anni '40, avevamo quasi 6 milioni di alveari gestiti negli Stati Uniti. Nel 2008, quel numero è sceso a poco più di 2 milioni e da allora è rimasto lì. Il seme che Hopkins raccoglie, quindi, potrebbe aiutare a proteggere, o addirittura ad espandere, le future generazioni di api da miele, il che significa salvaguardare miliardi di dollari nelle colture agricole e una ricchezza inestimabile di biodiversità per il pianeta.
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Brandon Hopkins, al lavoro per raccogliere lo sperma delle api. (Steve Sheppard) Mentre negli Stati Uniti vivono circa 4.000 api autoctone, il nostro impollinatore agricolo preferito è l'ape non nativa, che proviene dal sud e dal sud-est asiatico. Questo perché le api da miele sono impollinatori prolifici e multiuso, afferma Bob Danka, leader della ricerca dell'USDA Honey Bee Lab a Baton Rouge, Louisiana. Mentre alcune api impollinano una singola specie di pianta, le api da miele foraggiano su oltre 100 colture commerciali, offrendo servizi di impollinazione per circa 3.000 dollari per ettaro per coltura.
Negli Stati Uniti, le api da miele gestiscono "qualcosa come il 90 percento dell'impollinazione", spiega Danka, e una colonia in media una popolazione estiva di picco di oltre 60.000 api. "Altre api non possono esistere in numero sufficiente per impollinare vaste superfici coltivate", afferma. Le api possono anche essere spostate dentro e fuori da varie posizioni con relativa facilità, il che è essenziale per colture come le mandorle, che richiedono l'impollinazione incrociata.
Tra febbraio e marzo di ogni anno, dall'80 al 90 percento delle api commerciali disponibili nel paese - circa 1, 8 milioni di colonie - vengono trasportate in California per impollinare i fiori di mandorlo. Ma il lavoro non finisce qui. Queste api vengono usate tutto l'anno per il loro lavoro, scrive Ferris Jabr in Scientific American :
“Dopo la fioritura delle mandorle, alcuni apicoltori portano le loro api in ciliegi, prugne e avocado in California e meleti e ciliegi nello Stato di Washington. Arriva l'estate, molti apicoltori si dirigono a est verso i campi di erba medica, girasoli e trifoglio nel Nord e nel Sud Dakota, dove le api producono la maggior parte del loro miele per l'anno. Altri apicoltori visitano zucche in Texas, clementine e mandarini in Florida, mirtilli rossi in Wisconsin e mirtilli in Michigan e Maine. Lungo tutta la costa orientale gli apicoltori migratori impollinano mele, ciliegie, zucche, mirtilli rossi e verdure varie. A novembre, gli apicoltori iniziano a spostare le loro colonie in zone calde per aspettare l'inverno: California, Texas, Florida e persino cantine di patate a temperatura controllata in Idaho. ”
Questa dipendenza eccessiva dal lavoro delle api da miele, tuttavia, ha i suoi pericoli. "In Nord America, ci siamo dipinti in questo angolo usando api mellifere a causa delle moderne pratiche agricole e della necessità di produrre grandi quantità di raccolti in modo efficiente", afferma Danka. E il lavoro sta iniziando a sottolineare le api: "La pressione su di esse è molto reale e sembra peggiorare".
Oggi, potresti pensare a queste api come totalmente dipendenti dagli umani. "Quando gli acari Varroa arrivarono negli Stati Uniti, eliminarono il 99 percento della popolazione selvaggia di api da miele", afferma Hopkins. "Alcuni stanno dicendo che non ci sono api selvatiche ora perché non possono sopravvivere senza l'intervento umano. Sono come una specie domestica."
Questa relazione codipendente con l'uomo si rivela nei cambiamenti nella nutrizione delle api. Le api sono proprio come noi: hanno bisogno di una dieta variata per prosperare. Poiché le nostre diete sono diventate meno diversificate, così anche la loro. L'espansione dell'agricoltura industrializzata e l'aumento delle monocolture coltivate nella monocoltura comportano una scarsa diversità nelle piante da cui le api producono polline e nettare. Gli habitat in cui foraggiano si sono trasformati in ciò che Marla Spivak, una professoressa di entomologia all'Università del Minnesota, descrive come "deserti alimentari".
La sfida è esacerbata, spiega Spivak in un discorso TED del 2012, dalla convergenza di domanda e offerta. Allo stesso tempo stiamo vivendo un calo delle popolazioni di api, stiamo anche crescendo un numero crescente di colture che si basano su di loro. Nell'ultimo mezzo secolo, dice nel suo discorso, "c'è stato un aumento del 300% nella produzione agricola che richiede l'impollinazione delle api". Proprio l'anno scorso, gli apicoltori americani hanno perso circa il 40% delle loro colonie di api da miele.
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Provette crioconservate di seme di ape da miele conservate presso il centro di conservazione genetica dell'USDA a Fort Collins, Colorado. (Simran Sethi) Ecco perché, nel 2016, il Servizio di ricerca agricola dell'USDA ha deciso di aggiungere il seme di ape da miele alla sua collezione di Fort Collins, che conserva anche una vasta gamma di altri materiali, dai semi e gli steli al sangue e agli embrioni di animali, che sono essenziali per sostenere il nostro cibo domestico fornitura. "Fa parte della [nostra] risposta alla crisi in corso che gli apicoltori del paese stanno affrontando", ha scritto l'istituzione nel suo post online annunciando il lancio.
L'uomo incaricato dell'affascinante lavoro di raccolta del seme? Brandon Hopkins.
Nel 2008, il moderno collezionista di sperma di api da miele stava concludendo un master in biologia presso la Eastern Washington University, concentrandosi sulla biologia riproduttiva di rane e topi. Quando Hopkins venne a sapere delle sfide che le popolazioni di api stavano affrontando, tuttavia, decise di esplorare un metodo che è stato usato per preservare il seme di mucche e altri animali: il congelamento criogenico. Tradizionalmente, i campioni di seme di ape venivano estratti, conservati a temperatura ambiente e rimanevano vitali per circa due settimane.
"Non avevo mai visto un alveare di miele, " dice Hopkins. “Ma, fortunatamente, il consigliere del mio padrone aveva [lavorato] abbastanza a lungo nel mondo dei mammiferi — con bovini, pecore e capre e tutta quella roba — e disse: 'Non deve essere perfetto, deve solo funzionare .' Invece di aspettare di ottenere un sistema perfetto, siamo andati avanti e l'abbiamo fatto. ”
In realtà, spiega Hopkins, hanno iniziato a congelare lo sperma delle api nonostante il fatto che uno degli ultimi articoli scritti sulla crioconservazione degli anni '80 affermasse che i risultati non erano abbastanza buoni e che i ricercatori avrebbero dovuto smettere di perseguire questo metodo di conservazione. Tuttavia, Hopkins estrasse un singolo tubo capillare di sperma (100 microlitri), lo congelò e ebbe "un discreto successo".
Questo stava accadendo nello stesso momento in cui il ricercatore della Washington State University Steve Sheppard, capo del Laboratorio di sistematica molecolare della Apis della WSU, era sul campo, raccogliendo materiale fresco della stessa varietà. Quell'anno gli era stato concesso l'unico permesso concesso dall'USDA per importare negli Stati Uniti lo sperma dalle popolazioni di api globali. Questi campioni sono diventati il fondamento di quella che è diventata la più grande raccolta di germoplasma di api al mondo, conservata alla WSU e contenente sottospecie originaria dell'Europa, dell'Asia occidentale e dell'Europa centrale.
Successivamente Sheppard divenne il consulente di dottorato di Hopkins, e tutti e due iniziarono a viaggiare insieme, raccogliendo seme di ape e congelandolo sul posto. Il lavoro è arrivato con sfide uniche. "Il problema con lo sperma fresco è che si ottiene solo un colpo", spiega Hopkins. “È molto costoso e richiede tempo per essere raccolto all'estero. Quindi lo usi e potresti avere una regina che non produce nemmeno progenie. "
Ma ha anche dato i suoi frutti: Hopkins afferma che il materiale raccolto e congelato cinque anni fa è "uguale a se fosse stato congelato per cinque giorni".
Quando gli è stato chiesto se avesse mai immaginato questo come un lavoro della sua vita, Hopkins era chiaro: “No. Sicuramente no. ”Ma vede l'incredibile valore nel lavoro che sta facendo. "La cosa bella dell'incorporazione della crioconservazione nell'allevamento delle api è che ci permetterà di riprodursi attraverso lo spazio e il tempo", ha detto Sheppard in una e-mail. "Siamo in grado di recuperare la genetica anni dopo che è stato messo in deposito. Quindi, puoi immaginare che, nel 2030, potremmo riportare le api al materiale dal 2015 che abbiamo [immagazzinato] nel serbatoio di azoto liquido. ”
Ed è per questo che è importante preservare materiale che sia commercialmente fattibile e diversificato. "Anche se non penso davvero che improvvisamente perderemo tutte le nostre api da miele e che avremo bisogno di attingere a questo ceppo congelato per ripopolare il pianeta con le api, è un peccato che non lo stessimo facendo prima, diciamo, Sono arrivati gli acari della varroa ”, afferma Hopkins. "Abbiamo perso un'enorme quantità di diversità genetica nella popolazione degli Stati Uniti che non possiamo davvero recuperare perché non avevamo materiale congelato".
Per tornare a quel livello di diversità, dice, c'è ancora molto lavoro da fare. "Ora le api da miele sono una specie domestica agricola", afferma Hopkins. “Hanno bisogno della stessa ricerca e attenzione che i bovini, ad esempio, ottengono. Sarebbe bello se fossero meglio riconosciuti: nella conservazione, nelle tecniche di allevamento, nella selezione, tutto [serve] per migliorarli. "
