Дикие пчелы адаптировались к смертоносным клещам
Генетическое исследование диких медоносных пчёл (Apis mellifera) показало, как популяция адаптировалась к клещу Varroa destructor, опустошающему колонии по всему миру. Результаты могут помочь пчеловодам и селекционерам предотвратить дальнейшее сокращение численности пчёл.
Учёные проанализировали геномы музейных образцов диких пчёл из леса Арнот Корнеллского университета, собранных в 1977 и 2010 годах. Сравнение, опубликованное 6 августа в Nature Communications, выявило явные признаки генетического бутылочного горлышка — потери генетического разнообразия — после того, как клещи уничтожили большинство колоний. Однако некоторые колонии выжили, позволив популяции восстановиться.
"Исследование — уникальный и весомый вклад в понимание того, как медоносные пчёлы пострадали от интродукции Varroa destructor и как, будучи предоставлены сами себе, они могут эволюционировать в сторону устойчивости к этому смертельному паразиту", — сказал Томас Сили, старший автор статьи.
В 1970-х Сили обнаружил в лесу Арнот 2.5 колонии на квадратную милю. К началу 1990-х клещи, распространившиеся по США, достигли Нью-Йорка и стали опустошать пчелиные семьи. Клещи заражают расплодные ячейки, питаются развивающимися пчёлами и переносят вирусы.
Обследование 2002 года показало такую же плотность колоний, как и в конце 1970-х. Это означало либо повторное заселение района роями из пасек, либо сильный естественный отбор с выработкой устойчивости у местной популяции.
К 2010 году развитие технологий ДНК (ранее использовавшихся для сборки фрагментированной ДНК неандертальцев) позволило команде под руководством Саши Михеева и Томаса Сили провести полногеномное секвенирование и сравнить музейные и современные образцы.
Результаты показали:
- Огромную потерю разнообразия митохондриальных генов, передающихся только по женской линии. Это подтвердило генетическое бутылочное горлышко. "Возможно, выжили и восстановили лес всего четыре или пять маток", — отметил Сили.
- Высокое генетическое разнообразие ядерных генов, которые передаются трутнями от даже гибнущих колоний. В ядерной ДНК обнаружены широкомасштабные генетические изменения — признак адаптации.
- Отсутствие генов из внешних популяций (например, с пасек).
Выжившие пчёлы эволюционировали в сторону меньших размеров. Это может означать более короткое время развития. Поскольку клещи заражают ячейки с расплодом, сокращение времени развития может позволить молодым пчёлам стать взрослыми до завершения развития клещей. Устойчивые к клещу африканские пчёлы также мельче и развиваются быстрее.
Дальнейшие исследования будут направлены на выявление конкретных генов и признаков, обеспечивающих устойчивость к клещу Varroa. Это может помочь пчеловодам отказаться от пестицидов и больше доверять естественному отбору, а селекционерам — выводить пчёл с признаками, позволившими выжить в дикой природе.