Orlando Teen Varun Madan verwendet probiotische Bakterien, um die Honigbienen zu retten

Wie alle Teenager wird auch Varun Madan von seinen Hausaufgaben abgelenkt. An einem Abend, anstatt über Schmetterlinge für eine Schulaufgabe zu lesen, stürzte er versehentlich ein Internet-Kaninchenloch der Honigbienenforschung ab. Dieser Umweg führte dazu, dass der Teenager aus Orlando diese Woche an einer der größten Wissenschaftsmessen der Mittelschule in den Vereinigten Staaten teilnahm. Sein Plan, die Bienenvölker der Welt vor dem totalen Zusammenbruch zu retten, war bewaffnet.

Madan, jetzt in der neunten Klasse, wird Ihnen alles darüber erzählen, wie Bienen Milliarden von Dollar an landwirtschaftlichen Kulturen auf der ganzen Welt bestäuben. Er wird auch erklären, dass sie mit einer alarmierenden Rate sterben, ein mysteriöses Phänomen, das als "Koloniesprung" bezeichnet wird und von Krankheiten, Pestiziden und schlechter Ernährung getrieben wird. Am wichtigsten ist jedoch, dass er Ihnen von einer Entdeckung erzählt, die er über die Eingeweide von Bienen gemacht hat, die möglicherweise deren Tod verhindern könnten.

"Es geht schon sehr, sehr lange", erzählt Madan Inverse. "Es gibt so viele erfolglose Dinge, die die Leute dafür versucht haben." Sein Eintritt in die Society of Science und die Broadcom MASTERS-Wissenschaftsmesse in Washington, DC, war für ihn der Plan, sie zu retten.

Mit den Bienen verliebt, traf Madan Jamie Ellis, einen Professor für Entomologie an der University of Florida, der sich auf Honigbienen spezialisiert hat. Ellis wies Madan auf eine wichtige führende Hypothese über den weltweiten Rückgang der Honigbiene hin.

"Er erzählte mir mehr darüber, warum dies geschieht. Seine Haupthypothese war, dass mangelnde Immunität dazu führt, dass es keinen Widerstand gegen diese äußeren Stressfaktoren wie Parasiten, Schädlinge, Raubtiere und so weiter gibt", sagt Madan. Sofort fiel mir die Rolle des menschlichen Darmmikrobioms in der Immunität ein. Die Galaxie von Bakterien, Hefen und Viren, die im Verdauungstrakt des Menschen leben, ist für die allgemeine Gesundheit unerlässlich. So wie ein gestörtes Mikrobiom die Entwicklung und die Immunfunktion des Menschen beeinträchtigt, dachte er, vielleicht geschieht dies auch den Bienen. Sobald er nach Orlando zurückkehrte, ging er in die Forschung und entdeckte, dass von den 13 nützlichen Bakterien im Honigbienen-Mikrobiom zwei beim Menschen gefunden werden.

Er benutzte einen angerufenen Bifidobacterium infantis um seine Hypothese zu testen, dass Veränderungen im Darmmikrobiom von Bienen zu ihrem Ableben führten.

Madans lokaler Imkerei, die Orangenblüten-Imkervereinigung, unterstützte Madans Arbeit außerordentlich. "Ich war gesegnet, fünf Bienenstöcke zu bekommen", weil ein zufälliger Mittelschüler nach Honigbienenstöcken fragt, normalerweise würden sie dazu nein sagen ", erinnert er sich. "Aber ich habe fünf ganze Bienenstöcke!"

Im Winter, wenn es nicht so viele Blüten für die Bienen gibt, liefern Imker Einwecklöffel Zuckerlösung, um die natürliche Ernährung der Bienen mit Nektar zu simulieren. Dies gab Madan die Möglichkeit, experimentell zu kontrollieren, was seine Bienen verzehrten, da sie im Wesentlichen nur den ganzen Winter aus dem Glas gegessen hatten.

In den Maurergläsern fütterte Madan seine fünf Bienenstöcke B. infantis Bakterien. Zwei Bienenstöcke bekamen eine hohe Konzentration an Bakterien, zwei Bienenstöcke bekamen etwas weniger und der fünfte Bienenstock bekam keine - die Kontrollgruppe. Sechs Wochen lang beobachtete er vier verschiedene Indikatoren für die Gesundheit des Bienenstocks: Futtersuche (wie viele Bienen kommen und kommen aus dem Bienenstock, um Nahrung zurückzubringen), Honigmasse, Population und Brutproduktion (wie viele Larven produziert der Bienenstock).

Um die Bienenpopulationen zu bestimmen, machte Madan Bilder von jedem Bild im Bienenstock, schätzte die Anzahl der darin enthaltenen Bienen und multiplizierte diese Anzahl mit der Gesamtzahl der Bilder im Bienenstock. "Es wäre natürlich irrational, alle zu zählen", sagt er. Für die Brutproduktion zählte er ebenfalls Larven. Er benutzte mühsam einen Handschalter, um zu zählen, wie viele Bienen während seiner zweiwöchentlichen Beobachtungen innerhalb von zehn Minuten ein- und ausgehen. Beim Wiegen des unteren Blocks jedes Bienenstocks wurde die Masse des Honigs angegeben, da dort alles tropft. "Was auch immer das Süßeste war - Entschuldigung, welches auch immer das Schwerste war - wir würden das aufnehmen", sagt er.

Madan hatte schnell ein Gefühl für die Schwierigkeiten bei der Feldarbeit. "Dies kam nicht ohne meinen Schaden", sagt er. „Wir haben die Bienenstöcke herausgenommen und ich bin 42 Mal gestochen worden! Einmal in meinem Bauchnabel! Aber weißt du was? Es ist Wissenschaft! Und ich bin so froh, dass ich Supervision hatte. Andernfalls hätte sich die 42 leicht in vierhundert Etappen verwandeln können. “Als Darsteller der Gefahren der Imkerei kommt der Darsteller in Madan heraus. Als Sänger und Schauspieler nutzt er die Fähigkeiten seiner Performer, um aus dem Abschnitt „Methoden“ einer Zeitung eine spannende Geschichte zu machen.

Unter der Aufsicht erwachsener Imker überlebte Madan, um all seine Daten zu erfassen, und ermittelte deren Bedeutung mit Hilfe von Akademikern, die für statistische Analysen besser gerüstet waren.

Genau wie seine Hypothese vorausgesagt hatte, veränderten die Veränderungen im Innern der Bienen die Gesundheit des Bienenstocks. Die Nesselsucht, die die niedrige Dosis bekam B. infantis produzierte mehr Larven, stellte mehr Honig her und unterstützte größere Populationen erwachsener Bienen. Hochdosisbienenstöcke produzierten mehr Larven als die Kontrolle, jedoch nicht so viele wie der Niedrigdosisbienenstock. Er fand jedoch keinen statistisch signifikanten Unterschied bei den Suchwerten.

Cameron Jack, ein Honigbienenforscher an der University of Florida, ist einer der Erwachsenen, die Madan bei der öffentlichen Präsentation seiner Arbeit unterstützen und ihm die Navigation - vielleicht am wichtigsten für den angehenden Forscher - beibringen, wie er vermeiden kann übertrieben die Bedeutung seiner Ergebnisse. Er war beeindruckt davon, wie schnell Madan verstanden hat, wie Wissenschaft in einem professionellen Umfeld präsentiert werden muss.

"Es ist schön zu sehen, dass einige Kinder wirklich einige wichtige wissenschaftliche Konzepte verstehen, die viele Erwachsene nicht bekommen: Sie müssen mehrere Replikationen haben und etwas, das statistisch erkennbar ist, bevor Sie eine fundierte Annahme treffen können", erzählt Jack Inverse. „Viele Menschen erkennen diese Dinge nicht und es gibt eine Menge Müllwissenschaft, die die Leute als Wahrheit betrachten, aber das liegt daran, dass sie nicht wissen, wie Wissenschaft funktioniert. Es ist schön zu sehen, dass eine jüngere Generation das versteht."

Mit diesen Fähigkeiten präsentierte Madan diese Woche bei den Broadcom MASTERS und gewann einen von 30 landesweiten Finalisten. Obwohl er den Hauptpreis nicht mit nach Hause nahm, ist Madan unbeirrt und konzentriert sich jetzt auf die mikroskopischen Effekte von B. infantis auf den Innenseiten der Bienen.

„Hat es wirklich den eigentlichen Darm der Honigbienen beeinflusst? Das ist das diesjährige Projekt “, sagt er. „Ich möchte sehen, ob dieses Bakterium diesen Erreger namens Nosema, der sich im Bienendarm befindet, wirklich auslöschen kann. Wenn doch, können diese Bakterien ein für allemal nachgewiesen werden, dass sie wirklich sehr gut sind. “