Uzun süre boyunca, bir arı larvasının büyüdüğünde işçi değil de kraliçe olmasını sağlayan etkenin, arı sütü ile beslenmesi olduğu sanıldı. İşçi arılar, larva dönemlerinde "arı ekmeği" adı verilen mayalanmış polen ve bal ile beslenirken, kraliçeye dönüşen larvalar arı sütü ile besleniyordu. Yakın zamanda yapılan çalışmalar sonucunda ise farkı yaratanın aslında arı sütü içmek değil de, arı ekmeği yememek olduğu anlaşıldı. Çünkü arı ekmeği, larvaların yumurtalıklarının gelişmesini engelliyordu. (Bkz. Arı Sütü İçmek Değil, Arı Ekmeği Yememek Taç Giydiriyor)

Özdeş genetik malzemeye sahip canlılardan, böylelikle çok farklı iki canlı türü oluşabilir. Yani bir işçi ile bir kraliçe arasındaki tek fark, hangi genlerinin etkin olduğudur. Genler protein kodlar; proteinler de canlı bedenini inşa eder. Arılar, larvalarının bulunduğu ortamı farklılaştırarak, farklı vücut gelişimine sahip bireyler yetiştirmiş olur.

Peki acaba arı sütünün, onları arı ekmeği yemek zorunda kalmaktan kurtarması dışında, kraliçeler açısından ne gibi bir önemi olabilir? Şaşırtıcı biçimde, bunun beslenmeden çok, yerçekimi ile ilgili bir konu olduğu anlaşıldı. Proteinlerin kendilerine özgü özellikleri, iri ve ağır larvaların, bulundukları odacıklardan düşmelerini önlüyor. Martin Luther Üniversitesi Halle-Wittenberg Kampüsü'nden araştırmacılar, bunun moleküler düzeyde nasıl başarılabildiğini açığa çıkardı. Yaptıkları çalışmayı özetleyen makale, Current Biology dergisinde yayımlandı.



Kraliçe larvalar iri oldukları için işçi arıların büyütüldüğü normal petek odacıklarında kalamazlar. "Arılar, kraliyet ailesi bebekleri için özel kraliçe odacıkları inşa edip, peteğin alt ucuna tutturur. Bu hücrelerde büyüyen larvalar, aslında tavandan sarkarlar ve odacıktan dışarı düşmelerinin bir şekilde önlenmesi gerekir," diyor ekipten Anja Buttstedt.

Bal arıları, kraliçe larvaları özel olarak yutak bezlerinden salgıladıkları arı sütü ile besler. Arı sütü, larvanın kraliçeye dönüşmesi (ya da yumurtalık gelişimi engellenmediği için işçiye dönüşmemesi) evresinde beslenmesini sağlar. "Onlarca yıldır, araştırmacılar arı sütünün içinde, larvanın işçiye değil de kraliçeye dönüşmesini sağlayan belirli bir madde aradı. Son yıllarda gözler, arı sütünün içerdiği proteinlere çevrilmişti," diyor ekip lideri Robin Moritz. 2011 yılında Japon bilimci Masaki Kamakura, tüketildiği takdirde herhangi bir larvayı kraliçeye dönüştürebilen bir protein keşfettiğini iddia edip, çalkantı yaratmıştı. Sözünü ettiği protein MRJP1, yani diğer adıyla "kraliyet-aktini" (İng. royalactin) idi. Halle Kampüsü ekibi, bu iddiayı 2016 yılında çürüttü. "Ama MRJP1 niceliksel (miktar) olarak arı sütündeki ana protein olduğundan, bu proteinin özel bir işlevi olması gerektiğini sezdik," diyor Moritz.

Daha önce yapılan çalışmalarda, bilimciler tesadüfi bir şekilde, bu proteinin yokluğunda arı sütünün çok daha akışkan hâle geldiğine dikkat etmişlerdi. Bu da Halle ekibini MRJP1 proteinin yapısını incelemeye itti. MRJP1 proteini, pH değeri 4.0 olan hafif asidik bir solüsyon içindeyken ve apisimin proteiniyle birlikteyken, tesbih çiçeğini (Lat. Senecio rowleyanus) andıran ipliksi yapılar oluştuğunu keşfettiler.

Arı sütü de genellikle aynı hafif asidik pH değerine sahip olduğundan, bilimciler bu ipliksi yapıların işlevinin ne olabileceğini keşfetmenin peşine düştü. Sonuç olarak, sadece 4.0'lık bir pH değerinin, arı sütünü ipliksi yapılar oluşturmasını garantilediğini belirlediler. Bu ipliksi yapılar arı sütünün ağdalılığını (viskozluğunu) arttırarak, kraliçe larvaların odacıklarından düşmelerini engelliyordu.

"Biz pH değerini yapay olarak arttırdığımızda, larva besini çok daha akışkan hâle gelmekle kalmayıp, larvalar odacıklarından düştü ve gelişimlerini tamamlayamadılar," diye anlatıyor Buttstedt. Eğer böyle olsaydı, arı kolonisinin tümü riske girerdi; çünkü eski kraliçenin yerini alacak yeni kraliçeler yetiştiremezlerdi. Koloninin varlığının sürmesi, arı sütü proteinlerinin sağladığı yapıştırıcı sayesinde, kraliçe larvaların odacıklarında kalmalarına bağlıdır.

Ekip ayrıca MRJP1 ve apisimin proteinlerinin, sadece arı sütünün işlevsel ağdalılığından sorumlu olduklarını da kanıtlamayı başardı. Sadece bu iki proteinden oluşan saflaştırılmış bir karışım bile pH değerine bağlı olarak ağdalılığını değiştirdi. "Bu da arı sütündeki MRJP1'in rolünün hiç de sıradan olmadığını gösteriyor. Protein resmen arı kolonisinin hayatta kalmasını garantiliyor; ama ilk başta düşünüldüğünden tümüyle farklı bir şekilde," diyor Buttstedt.