Orlando Teen Varun Madan bruker probiotiske bakterier for å lagre honningbier

Som alle tenåringer blir Varun Madan distrahert fra leksene sine. En kveld, i stedet for å lese om sommerfugler til en skoleoppgave, snublet han ved et uhell på et internettkaninhull av honningbi-forskning. Den omveien førte Orlando-tenåringen til å konkurrere i en av de største middelskolefagmesser i USA i denne uken, bevæpnet med sin plan om å redde verdens bikolonier fra total sammenbrudd.

Madan, nå i niende klasse, vil fortelle deg alt om hvordan bier pollinerer milliarder dollar til jordbruksavlinger rundt om i verden. Han vil også forklare at de dør i en alarmerende hastighet, et mystisk fenomen som kalles "koloni kollaps" drevet av sykdom, plantevernmidler og dårlig ernæring. Men viktigst av alt, vil han fortelle deg om en oppdagelse han gjorde om tannbørsten som bare kan forhindre deres død.

"Det har foregått for en virkelig, veldig lang tid," forteller Madan Omvendt. "Det er så mange mislykkede ting som folk har prøvd for dette." Hans inngang til samfunnet for vitenskap og publikums Broadcom MASTERS vitenskapsmesse i Washington, D.C. i måneden var hans plan om å redde dem.

Enamored med biene, møtte Madan Jamie Ellis, Ph.D., professor i entomologi ved University of Florida som spesialiserer seg på honningbi. Ellis clued Madan inn i en viktig ledende hypotese om hva som driver global honningbiet avtar.

"Han utdannet meg mer om hvorfor dette skjer, og hans hovedhypotes var deres mangel på immunitet, forårsaker mangel på motstand mot disse ytre stressfaktorene som parasitter, skadedyr, rovdyr, alt dette," sier Madan. Umiddelbart sprang den menneskelige gutmikrobiens rolle i immunitet til tankene. Galaksen av bakterier, gjær og virus som lever i den menneskelige fordøyelseskanalen er avgjørende for total helse. Akkurat som en forstyrret mikrobiom svekker utvikling og immunfunksjon hos mennesker, tenkte han, kanskje det samme skjer med bier. Så snart han kom hjem til Orlando, dugde han inn i undersøkelsen og oppdaget at to av de 13 gunstige bakteriene i honningbi mikrobiomet er funnet hos mennesker.

Han brukte en kalt Bifidobacterium infantis for å teste sin hypotese at endringer i tarmens mikrobiom ble ført til deres dødsfall.

Madans lokale apiary, Orange Blossom Beekeepers Association, var ekstremt støttende for Madans arbeid. "Jeg var velsignet for å få fem elveblest, fordi en tilfeldig mellomskolekolleger ber om noen honningbi-elveblest, vanligvis vil de si nei til det," minnes han. "Men jeg har fem hele elveblest!"

Gjennom vinteren, når det ikke er så mange blomster for bier å mate på, gir biavlere mason krukker med sukkeroppløsning for å simulere biernes naturlige diett av nektar. Dette ga Madan muligheten til å eksperimentelt kontrollere hva hans bier var forbruker, siden de egentlig bare spiste fra krukken hele vinteren.

I Mason-krukkene som matet sine fem elveblest, satte Madan varierende nivåer av B. infantis bakterie. To elveblest har en høy konsentrasjon av bakterier, to elveblestene ble litt mindre, og den femte elven fikk ingen - kontrollgruppen. I seks uker overvåket han fire forskjellige indikatorer for bikubehelse: foraging verdier (hvor mange bier kommer inn og ut av bikupa for å få mat tilbake), honningmasse, befolkning og bøndproduksjon (hvor mange larver produserer bikupen).

For å bestemme biepopulasjoner tok Madan bilder av hver ramme i bikupen, anslått antall bier i det, og multipliserte da dette tallet med det totale antallet rammer i bikupaen. "Det ville åpenbart være irrasjonelt å telle dem alle," sier han. Til brødproduksjon teller han også larver. Han brukte omhyggelig en håndteller for å telle hvor mange bier kom inn og ut om ti minutter i løpet av sine to ukers observasjoner. Ved å veie bunnblokken av hver bikube indikerte honningsmassen, som det er der det hele dråper. "Uansett hva var den honeyest, - beklager, hvilken som var den tyngste - vi ville registrere det," sier han.

Madan fikk raskt en følelse av vanskeligheten med feltarbeid. "Dette kom ikke uten min skade," sier han. "Vi tok ut elveblestene, og jeg ble stunget 42 ganger! En gang i min navle! Men du vet hva? Det er vitenskap! Og jeg er så glad jeg hadde tilsyn. Ellers kunne den 42 lett blitt omgjort til firehundre-noe. "Beretningen om biavlens farer kommer ut i Madan. En sanger og skuespiller bruker han sin utøveres ferdigheter til å omdanne "metoder" -delen av et papir til en gripende fortelling.

Under oppsyn av voksne biavlere overlevde Madan for å fange opp alle sine data, og teste deres betydning ved hjelp av akademikere bedre rustet til å utføre statistiske analyser.

På samme måte som hans hypotese forutslo, endret biaffens bunndyr hivens helse. De elveblestene som fikk den lave dosen av B. infantis produsert flere larver, laget mer honning, og støttet større populasjoner av voksne bier. Høydoskader produserte mer larver enn kontrollen, men ikke så mange som lavdosishive. Han fant imidlertid ingen statistisk signifikant forskjell i foraging verdier.

Cameron Jack, en honningbiforsker ved University of Florida, er en av de voksne som gikk opp for å hjelpe Madan presentere sitt arbeid offentligt, og lærte ham å navigere - kanskje viktigst for den spirende forskeren - hvordan man skal unngå overstating betydningen av hans funn. Han var imponert over hvor raskt Madan grep på måten vitenskapen skal presenteres i en profesjonell setting.

"Det er fint å se noen barn som virkelig tar noen viktige vitenskapelige konsepter som mange voksne ikke får: Du må ha flere replikeringer og noe som er statistisk påviselig før du kan gjøre en utdannet antagelse, sier Jack. Omvendt. «En stor del av allmennheten innser ikke disse tingene, og det er mye søppelvitenskap der ute som folk tar som sannhet, men det er fordi de ikke har kunnskap om hvordan vitenskapen fungerer. Det er hyggelig å se en yngre generasjon gripe det."

Med disse ferdighetene presenterte Madan på Broadcom MASTERS denne uken, og tjente en av 30 landsdækkende finalisttitler. Selv om han ikke tok hjem toppprisen, er Madan uberørt, og setter nå fokus på mikroskopiske effekter av B. infantis på bienes innsider.

"Har det virkelig påvirket honeybees 'faktiske tarmen? Det er årets prosjekt, sier han. "Jeg vil se om denne bakterien virkelig kan slette dette patogenet, kalt nosema, som er i honningbi-gutten. Hvis det gjør det, kan denne bakterien bevise en gang for alle at det virkelig er veldig bra."