Problem utraconych genów mniejszy niż sądzono?

Zdjęcie: Pixabay.

Coraz częściej na konferencjach pszczelarskich dotyczących hodowli pszczół pada informacja o potencjalnej utracie różnorodności genetycznej w wyniku niekontrolowanego krzyżowania linii. Geny, których pszczelarze „nie potrzebują” np. agresywności, mogą w wyniku hodowli bezpowrotnie wypaść z puli genetycznej gatunku. Ofiarami tej selekcji padają też geny, które nie są przydatne teraz, lecz mogą okazać się kluczowe dla gatunku w przyszłości. Naukowcy ze Szwajcarii zbadali ten problem, analizując DNA eksponatów muzealnych, które miały nawet 150 lat i porównując je do genomu współczesnych pszczół. Wyniki były zaskakujące.

Badanie prowadziła Melanie Parejo, doktor habilitowana na Uniwersytecie Kraju Basków w Hiszpanii. Analizom poddano 22 muzealne egzemplarze pszczół miodnych, udostępnione przez Muzeum Historii Naturalnej w Bernie. Najstarsze preparaty miały niemal 150 lat. Badanie było pierwszą analizą całego genomu okazów muzealnych pszczoły miodnej. Udało się, dzięki postępowi technologicznemu w badaniu starego DNA, które bardzo często jest wybrakowane. Poprzez porównywanie sekwencji genomu „archiwalnych” pszczół z genomem współczesnych robotnic zebranych na terenie Szwajcarii, autorzy badania chcieli dowiedzieć się, jak ostatnie 50 lat zmian w praktykach rolniczych wpłynęło na ewolucję pszczół miodnych.

Ponieważ w ostatnich dziesięcioleciach obserwujemy duże straty rodzin pszczelich (w Stanach Zjednoczonych sięgające nawet 40%), a także intensywne prace hodowlane, naukowcy spodziewali się uzyskać wyniki świadczące o spadku różnorodności genetycznej pszczół. Tymczasem różnorodność była… wyższa!

– Te wyniki były dla nas zaskoczeniem – zauważa Parejo. – Spodziewaliśmy się całkiem odwrotnych rezultatów, zwłaszcza że ogólna narracja świata naukowego dotycząca różnorodności genetycznej pszczół, wskazuje na kierunek jej utraty. Zjawisko to jest wymieniane jako jedno z zagrożeń czyhających na pszczoły miodne.    

Czytaj także: Jakość matki, a temperatura

Naukowcy spekulują, że za dobrą ogólną kondycją genomu tego gatunku stoi unikatowy sposób krzyżowania się pszczół, loty weselne odbywające się w znacznym oddaleniu od gniazda czy wysoka rekombinacja genetyczna. Poza tym transportowanie rodzin pszczelich w różne rejony może przyczynić się do zwiększenia różnorodności. Niezależnie od tego, w jaki sposób działa ten mechanizm, to ostatecznie dobra wiadomość dla pszczelarzy i pszczół miodnych, gdyż we wcześniejszych badaniach udowodniono, że wysoka różnorodność jest niezbędna do utrzymania dobrej kondycji populacji.

Naukowcy porównali dokładnie genom współczesnych i muzealnych pszczół miodnych i odkryli, że presja selekcyjna faworyzowała geny odpowiedzialne za odporność pszczół, co bez zaskoczenia odzwierciedla wpływ wielu nowych patogenów i pasożytów na gatunek. Presja selekcyjna została również wywarta na geny białek systemu nerwowego np. neurotransmitery i kanały jonowe, na które oddziałują powszechnie używane pestycydy, takie jak neonikotynoidy. Pszczoły musiały więc bardzo szybko przystosowywać się do zmian, głównie tych antropogenicznych. Są to małe, ewolucyjne kroki.

Czytaj także: Pszczela mapa świata

Z jednej strony wiadomości ze Szwajcarii dają nadzieję na przetrwanie pszczół, które utrzymają dostateczny potencjał adaptacyjny w zachodzących zmianach środowiska.  Jednak autorzy podkreślają także, że wysoka różnorodność genetyczna niekoniecznie zapobiega stratom unikatowych genów, charakterystycznych dla lokalnych populacji pszczół. Obecnie wskazuje się, że ważniejsza jest różnorodność „funkcjonalna”, niż „totalna”. Do przetrwania kluczowe są bowiem cechy, które są przydatne do przetrwania, a nie ich wielka kolekcja.

Źródło: 

Parejo M, Wragg D, Henriques D, Charrière J-D, Estonba A. 2020. Digging into the genomic past of Swiss honey bees by whole-genome sequencing museum specimens. Genome Biol Evol. 12(12): 2535–2551. 

Phys.org