Orlando Teen Varun Madan Menggunakan Bakteri Probiotik untuk Menyelamatkan Lebah Madu

Seperti semua remaja, Varun Madan terganggu dari pekerjaan rumahnya. Suatu malam, daripada membaca tentang kupu-kupu untuk tugas sekolah, ia secara tidak sengaja menjatuhkan sebuah lubang kelinci internet untuk penelitian lebah madu. Jalan memutar itu membuat remaja Orlando bersaing di salah satu pameran sains sekolah menengah terbesar di Amerika Serikat minggu ini, dipersenjatai dengan rencananya untuk menyelamatkan koloni lebah dunia dari kehancuran total.

Madan, sekarang di kelas sembilan, akan memberi tahu Anda semua tentang bagaimana lebah menyerbuki tanaman pertanian bernilai miliaran dolar di seluruh dunia. Dia juga akan menjelaskan bahwa mereka sekarat pada tingkat yang mengkhawatirkan, sebuah fenomena misterius yang disebut "koloni runtuh" ​​yang didorong oleh penyakit, pestisida, dan gizi buruk. Tetapi yang paling penting, dia akan memberi tahu Anda tentang penemuan yang dibuatnya tentang keberanian lebah yang mungkin bisa mencegah kematian mereka.

"Sudah berlangsung sangat lama," kata Madan Terbalik. "Ada begitu banyak hal yang gagal yang telah dicoba oleh orang-orang untuk ini." Entri-nya ke Society for Science dan the Broadcom MASTERS fair sains di Washington, D.C. bulan ini adalah rencananya untuk menyelamatkan mereka.

Terpikat dengan lebah, Madan bertemu Jamie Ellis, Ph.D., seorang profesor entomologi di Universitas Florida yang berspesialisasi dalam lebah madu. Ellis memberi petunjuk kepada Madan tentang hipotesis penting yang mengarahkan tentang apa yang mendorong penurunan lebah madu global.

"Dia lebih banyak mendidik saya tentang mengapa ini terjadi, dan hipotesis utamanya adalah kurangnya kekebalan menyebabkan kurangnya resistensi terhadap stresor eksternal ini seperti parasit, hama, predator, semua itu," kata Madan. Segera, peran yang dimainkan oleh mikrobioma usus manusia dalam kekebalan muncul dalam pikiran. Galaksi bakteri, ragi, dan virus yang hidup di saluran pencernaan manusia sangat penting untuk kesehatan secara keseluruhan. Sama seperti mikrobioma yang terganggu yang merusak perkembangan dan fungsi kekebalan pada manusia, pikirnya, mungkin hal yang sama terjadi pada lebah. Segera setelah kembali ke Orlando, ia terjun ke dalam penelitian, menemukan bahwa dari 13 bakteri bermanfaat dalam microbiome lebah madu, dua ditemukan pada manusia.

Dia menggunakan satu yang disebut Bifidobacterium infantis untuk menguji hipotesisnya bahwa perubahan mikrobioma usus menyebabkan kematiannya.

Pemadam kebakaran lokal Madan, Asosiasi Pemelihara Bunga Jeruk Orange Blossom, sangat mendukung pekerjaan Madan. “Saya diberkati untuk mendapatkan lima sarang,‘karena seorang siswa sekolah menengah yang secara acak meminta beberapa sarang lebah, biasanya mereka akan mengatakan tidak untuk itu, ”kenangnya. "Tapi aku punya lima sarang penuh!"

Sepanjang musim dingin, ketika tidak ada banyak bunga untuk dimakan lebah, peternak lebah menyediakan stoples batu berisi larutan gula untuk mensimulasikan pola makan nektar alami lebah. Ini memberi Madan kesempatan untuk secara eksperimental mengendalikan apa yang dikonsumsi lebahnya, karena mereka pada dasarnya hanya makan dari toples sepanjang musim dingin.

Dalam stoples mason memberi makan lima sarangnya, Madan menempatkan berbagai tingkat B. infantis bakteri. Dua sarang mendapat konsentrasi bakteri yang tinggi, dua sarang mendapat sedikit lebih sedikit, dan sarang kelima tidak ada - kelompok kontrol. Selama enam minggu, ia memantau empat indikator kesehatan sarang yang berbeda: nilai pencarian makan (berapa banyak lebah yang masuk dan keluar dari sarang untuk membawa makanan kembali), massa madu, populasi, dan produksi induk (berapa banyak larva yang dihasilkan oleh sarang).

Untuk menentukan populasi lebah, Madan mengambil gambar setiap bingkai di dalam sarang, memperkirakan jumlah lebah di dalamnya, dan kemudian mengalikan jumlah itu dengan jumlah total bingkai di dalam sarang. "Jelas tidak masuk akal untuk menghitung semuanya," katanya. Untuk produksi induk, ia juga menghitung larva. Dia dengan susah payah menggunakan penghitung tangan untuk menghitung berapa banyak lebah masuk dan keluar dalam sepuluh menit selama pengamatan dua mingguannya. Menimbang balok dasar setiap sarang mengindikasikan massa madu, karena di situlah semuanya menetes. "Yang mana yang paling manis, - maaf, yang mana yang paling berat - kami akan merekamnya," katanya.

Madan dengan cepat memahami kesulitan pekerjaan lapangan. "Ini tidak datang tanpa membahayakan saya," katanya. “Kami mengeluarkan sarang, dan saya disengat 42 kali! Sekali di tombol perut saya! Tapi tahukah Anda? Itu sains! Dan saya sangat senang saya memiliki pengawasan. Kalau tidak, 42 ​​itu dengan mudah bisa berubah menjadi empat ratus-sesuatu. ”Menceritakan bahaya dari perlebahan lebah, pemain di Madan keluar. Seorang penyanyi dan aktor, ia menggunakan keterampilan penampilnya untuk mengubah bagian "metode" dari sebuah kertas menjadi kisah yang mencekam.

Dengan pengawasan peternak lebah dewasa, Madan selamat untuk mengambil semua datanya, menguji signifikansinya dengan bantuan akademisi yang lebih siap untuk melakukan analisis statistik.

Persis seperti hipotesisnya, perubahan nyali lebah mengubah kesehatan sarang. Sarang yang mendapat dosis rendah B. infantis menghasilkan lebih banyak larva, menghasilkan lebih banyak madu, dan mendukung populasi lebah dewasa yang lebih besar. Sarang dosis tinggi menghasilkan lebih banyak larva daripada kontrol, tetapi tidak sebanyak sarang dosis rendah. Namun, dia tidak menemukan perbedaan yang signifikan secara statistik dalam nilai pencarian makan.

Cameron Jack, seorang peneliti lebah madu di University of Florida, adalah salah satu orang dewasa yang melangkah untuk membantu Madan mempresentasikan karyanya di depan umum, mengajarnya untuk menavigasi - mungkin yang paling penting bagi peneliti pemula - bagaimana cara menghindari melebih-lebihkan pentingnya temuannya. Dia terkesan dengan betapa cepatnya Madan memahami cara sains harus disajikan dalam lingkungan profesional.

“Sangat menyenangkan melihat beberapa anak yang benar-benar memahami beberapa konsep ilmiah penting yang tidak dimiliki oleh banyak orang dewasa: Anda perlu memiliki beberapa replikasi dan sesuatu yang dapat dideteksi secara statistik sebelum Anda dapat membuat asumsi yang berpendidikan,” kata Jack kepada Terbalik. “Banyak masyarakat umum tidak menyadari hal-hal itu, dan ada banyak ilmu sampah di luar sana yang orang anggap sebagai kebenaran, tetapi itu karena mereka tidak memiliki pengetahuan tentang cara kerja ilmu pengetahuan. Sangat menyenangkan melihat generasi yang lebih muda menggenggamnya."

Dengan keterampilan itu, Madan hadir di Broadcom MASTERS minggu ini, mendapatkan satu dari 30 gelar finalis nasional. Meskipun ia tidak membawa pulang hadiah utama, Madan tidak terpengaruh, kini mengalihkan fokusnya pada efek mikroskopis dari B. infantis di bagian dalam lebah.

"Apakah itu benar-benar memengaruhi usus lebah madu yang sebenarnya? Itu proyek tahun ini, "katanya. “Saya ingin melihat apakah bakteri ini dapat benar-benar menghapus patogen ini yang disebut nosema, yang ada di usus lebah madu. Jika ya, bakteri ini dapat dibuktikan sekali dan untuk semua itu benar-benar baik. ”