Как пчелиная матка избегает инбридинга в своей колонии?
Исследователи из Университета Уппсалы изучили ключевую роль экстремально высокой частоты рекомбинации у медоносных пчёл для поддержания генетического разнообразия в колонии.
Проблема генетического разнообразия
В колонии социальных насекомых, таких как пчёлы, большинство составляют тесно связанные рабочие особи. Высокое генетическое разнообразие среди рабочих критически важно для выживания всей колонии, так как это повышает эффективность выполнения различных задач и устойчивость к болезням.
Стратегии матки
Пчелиная матка использует две основные стратегии для предотвращения инбридинга:
- Полиандрия: она спаривается с множеством трутней (около двадцати) и случайным образом использует их сперму для оплодотворения яиц.
- Экстремально высокая частота рекомбинации (кроссинговера) при образовании половых клеток.
Рекордный уровень рекомбинации
Секвенирование полного генома 30 африканских медоносных пчёл показало, что частота рекомбинации у этого вида более чем в 20 раз выше, чем у человека, и является самой высокой среди изученных животных.
Эта рекомбинация способствует эффективному естественному отбору благоприятных вариантов генов, особенно тех, что участвуют в адаптации к окружающей среде.
Цена высоких темпов
Однако у процесса есть и обратная сторона. При разрыве и обмене частями хромосом могут возникать ошибки репарации из-за процесса GC-смещённой конверсии генов.
Этот процесс, который у пчёл более чем в десять раз сильнее, чем у людей, ведёт к постепенному закреплению потенциально вредных мутаций. Со временем рекомбинация может приводить к ухудшению генофонда, и у пчёл этот процесс, по-видимому, ускорился.
Вывод: Экстремально высокие темпы рекомбинации, жизненно важные для поддержания генетически разнообразных колоний, имеют высокую эволюционную цену. Как отмечает исследователь Мэтью Вебстер: «Бесплатных обедов не бывает. Даже для медоносной пчелы».