Расшифрованные геномы шершней помогут понять их успех как инвазивных видов
Впервые секвенированы геномы двух видов шершней: европейского шершня и азиатского шершня (или желтоногого шершня). Работу выполнила команда учёных под руководством специалистов из Университетского колледжа Лондона (UCL).
Сравнив эти расшифрованные геномы с недавно секвенированным геномом гигантского азиатского шершня, исследователи обнаружили подсказки, которые могут объяснить, почему шершни так успешны в качестве инвазивных видов по всему миру. Их работа опубликована в Scientific Reports.
Шершни — самые крупные из общественных ос; они играют важную экологическую роль как высшие хищники других насекомых. В своих родных регионах они являются естественными регуляторами численности вредителей, таких как мухи, жуки, гусеницы и другие виды ос. Эти услуги критически важны для здоровых, функционирующих экосистем и для сельского хозяйства.
Однако шершни также часто оказываются очень успешными инвазивными видами. Они могут закрепиться в регионах, где не являются аборигенными, и нанести потенциально огромный экологический и экономический ущерб, охотясь на важных опылителей, таких как медоносные пчёлы, дикие пчёлы и журчалки.
Чтобы лучше понять, как этим видам удалось так успешно расширить свои ареалы, международная команда учёных исследовала геномы трёх типов шершней.
Геномная последовательность — это набор инструкций (генетический код), который создаёт вид. Сравнение геномов разных видов может дать представление об их биологии: поведении, эволюции и взаимодействии с окружающей средой.
Исследователи впервые секвенировали геномы:
- Аборигенного европейского шершня (Vespa crabro) — важного высшего хищника, охраняемого в некоторых частях Европы.
- Инвазивного желтоногого азиатского шершня (Vespa velutina), который за последние 20 лет распространился на большей части Европы, угрожая местным экосистемам, и изредка встречается в Великобритании.
Эти геномы сравнили с геномом гигантского азиатского шершня (Vespa mandarinia) — вида, известного в своём родном азиатском ареале как регулятор вредителей, опылитель и источник пищи. Он недавно появился в Северной Америке, где может угрожать местной фауне.
Анализируя различия между тремя родственными видами, исследователи смогли идентифицировать гены, которые быстро эволюционировали с тех пор, как виды отделились от других ос и друг от друга. Были обнаружены некоторые примечательные быстро эволюционирующие гены, особенно связанные с коммуникацией и обонянием.
Доктор Эмелин Фавро, первый автор исследования (UCL Centre for Biodiversity & Environment): «Мы были рады найти свидетельства быстрой эволюции генома у этих шершней по сравнению с другими общественными насекомыми. Многие гены были дублированы или мутировали; среди них были гены, которые, вероятно, участвуют в коммуникации и восприятии окружающей среды».
Эволюция генома позволяет организмам адаптироваться к своей среде и максимально использовать своё окружение, развивая новое поведение и физиологию.
Доктор Алессандро Чини, соавтор: «Эти открытия интересны, поскольку могут помочь объяснить, почему шершни так успешны в создании новых популяций в неродных регионах. Шершни случайно попадают в разные части света с помощью человека. Всё, что нужно, — это небольшое количество оплодотворённых маток, перевозимых, возможно, скрытыми в грузе. Геномы показывают, что у шершней много генов, участвующих в обнаружении и реакции на химические сигналы — это может делать их особенно хорошими в адаптации к охоте на разные типы добычи в неродных регионах».
Профессор Сейриан Самнер, старший автор (UCL Centre for Biodiversity & Environment): «Эти геномы шершней — только начало. Усилиями по всему миру уже секвенированы геномы более 3000 видов насекомых, но осы среди них представлены недостаточно. Геномы рассказывают нам об аспектах экологии и эволюции, которые другими методами не изучить. Эволюция снабдила этих насекомых невероятным генетическим инструментарием для эксплуатации окружающей среды и охоты на добычу».
Вооружившись этими новыми геномами, учёные надеются помочь улучшить управление популяциями шершней — как для их экосистемных услуг в качестве регуляторов вредителей в аборигенных зонах, так и в качестве экологической угрозы в регионах, где они являются инвазивными видами.