Геномное исследование африканизированных медоносных пчел Пуэрто-Рико, которые более послушны, чем другие так называемые «пчелы-убийцы», показывает, что они сохраняют большинство генетических черт своих африканских предков медоносных пчел, но в некоторых регионах их ДНК стали больше похожи на ДНК европейских медоносных пчел. По мнению исследователей, эти изменения, вероятно, способствовали быстрой эволюции пчел Пуэрто-Рико в сторону мягкости, которая произошла в течение 30 лет.
Выводы, опубликованные в журнале Nature Communications, могут привести к прогрессу, который укрепит популяцию медоносных пчел в Америке, считают исследователи.
Африканизированные пчелы являются потомками африканских медоносных пчел и их европейских собратьев. В конце 1950-х годов эти агрессивные «пчелы-убийцы» сбежали из экспериментальной программы разведения в Бразилии. Эта программа была направлена на получение желаемого сочетания качеств нежных европейских пчел и их африканских собратьев, которые были более агрессивными, устойчивыми к болезням и приспособленными к тропическому климату..
По иронии судьбы, то, что ученые не смогли сделать в лаборатории, в конечном итоге было сделано случайно. Африканизированные медоносные пчелы прибыли в Пуэрто-Рико (скорее всего, случайно на корабле) в 1990-х годах и за три десятилетия превратились в нежных, но выносливых африканизированных пчел, которые доминируют на острове сегодня. Профессор биологии Тугрул Гирей из Университета Пуэрто-Рико впервые сообщил о нежных пуэрториканских пчелах в журнале Evolutionary Applications в 2012 году. Гирей является соавтором нового исследования.
Чтобы понять, как пчелы стали нежными, исследователи секвенировали геномы 30 нежных пуэрториканских пчел, 30 африканизированных пчел из Мексики и 30 европейских медоносных пчел из центрального Иллинойса.
«Преимущество наличия этих трех популяций заключается в том, что вы можете сравнивать и сопоставлять их три», - сказал научный сотрудник Университета Иллинойса Ариан Авалос, который проводил исследование с профессором энтомологии Университета Иллинойса Джином Робинсоном; профессор растениеводства Мэтью Хадсон; и Гоцзе Чжан и Хайлинь Пан из Китайской академии наук. «Мы спросили: «Чем геном нежной африканизированной пчелы отличается от генома других африканизированных популяций? Какие части генома похожи на европейские пчелы?»
Команда обнаружила, что по большей части геномы нежных пчел напоминают геномы их африканизированных предков. Однако определенные области ДНК у нежных пчел изменились, что больше отражает их европейское наследие. Эти регионы оказались под «положительным отбором». Это означает, что что-то в среде пчел предпочитало эти генетические сигнатуры другим.
Ученые предполагают, что пчелы стали более послушными в результате жизни на очень густонаселенном острове, с которого им было нелегко сбежать. Люди, вероятно, истребили самых агрессивных пчел, помогая их более послушным собратьям.
«Эволюция включает в себя изменения частоты генных вариантов в популяции, и это то, что мы наблюдаем в Пуэрто-Рико», - сказал Робинсон, который руководит Институтом геномной биологии имени Карла Р. Вёза в Иллинойсе. «Теперь мы знаем, что этих нежных африканизированных пчел можно генетически отличить как от других африканизированных медоносных пчел, так и от европейских медоносных пчел».
Новые результаты дают немного надежды для осажденной пчеловодческой отрасли, говорят исследователи. Европейские медоносные пчелы, как правило, обладают меньшим генетическим разнообразием, чем африканизированные пчелы, которые несут как европейские, так и африканские гены медоносных пчел. Европейские медоносные пчелы также более восприимчивы к множеству изнурительных паразитов и патогенов. Их быстрое сокращение с 2005 года, явление, известное как синдром коллапса колонии, подрывает сельское хозяйство во всем мире.
Тот факт, что мы показали, что генетика этих пуэрто-риканских пчел очень отличается от европейских пчел, и тот факт, что они явно нежны, делает его очень интересным как потенциальный способ смягчить сокращение количества опылителей., - сказал Хадсон.
В частности, африканизированные пчелы обладают высокой устойчивостью к клещу варроа, паразиту пчел, который подрывает их здоровье и распространяет болезни. Считается, что клещи - наряду с пестицидами, используемыми для лечения зараженных пчел - являются основными факторами повсеместного сокращения численности медоносных пчел по всему миру.
В ходе предыдущих исследований в лаборатории Giray ученые показали, что нежные африканизированные пчелы Пуэрто-Рико агрессивно ухаживают за собой, когда заражены варроа, удаляя клещей почти сразу после их появления.
«Заражение европейских медоносных пчел клещами вызывает очень мало реакции», - сказал Авалос, который ранее работал с Giray в Пуэрто-Рико. «Это может быть хорошей новостью для пчеловодов, которые хотят вывести нежную медоносную пчелу, устойчивую к варроазу».