Пчела тыквенных культур процветает в ответ на интенсификацию сельского хозяйства
В то время как популяции многих видов опылителей по всему миру резко сокращаются, один вид пчел стремительно расширяет свой ареал. Ключ к успеху этого насекомого — его пристрастие к тыквам, кабачкам и другим бахчевым культурам, а также значительное увеличение их выращивания в Северной Америке за последние 1000 лет.
Новое исследование под руководством Penn State показало, что пчела тыквенных культур (Eucera pruinosa) эволюционировала в ответ на интенсификацию сельского хозяйства, а именно выращивание растений рода Cucurbita. Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, впервые демонстрирует роль сельского хозяйства как эволюционной силы, действующей на дикого насекомого-опылителя, и может иметь значение для продовольственной безопасности.
Это первое исследование, выявившее адаптивные процессы у насекомого-опылителя в ответ на сельскохозяйственную деятельность человека. Оно показывает, что сельское хозяйство в Северной Америке оказало глубокое влияние на эволюционную историю насекомого, являющегося важнейшим опылителем тыквенных культур.
Исторически основным источником пыльцы для Eucera pruinosa была дикая буйволиная тыква (Cucurbita foetidissima), произраставшая в пустынях Мексики и юго-запада США. Около 5000 лет назад коренные народы Восточных лесов начали одомашнивать родственный вид, C. pepo. Широкое распространение культивации полученных культур (тыкв, кабачков, горлянок) началось позже, около 3000 лет назад, и усилилось примерно 1000 лет назад с введением кукурузы в сельскохозяйственные системы.
«Посадив тыквенные по всей Северной Америке, люди создали среду обитания для этой пчелы, что позволило её популяции взрывно вырасти», — отметили исследователи. Сегодня этот вид встречается по всей территории США и на юго-востоке Канады — далеко за пределами ареала своего первоначального источника пищи.
Чтобы изучить эволюцию E. pruinosa, команда секвенировала её геном, изучила генетическую структуру и провела поиск признаков адаптации. Уменьшение генетического разнообразия может указывать на «селективные очистки» — процесс, при котором новые полезные мутации увеличивают частоту и закрепляются.
Исследователи обнаружили, что переход пчелы с диких растений-хозяев в пустынях на сельскохозяйственные местообитания в умеренном поясе был связан с селективными очистками, приведшими к значительному снижению генетического разнообразия в некоторых частях генома.
«Почти 20% генома пчелы, по-видимому, связано с этими очистками», — говорится в исследовании.
Особенно с этими процессами были связаны изменения в генах, ассоциированных с хемосенсорным восприятием — способностью интерпретировать запаховые соединения, производимые цветками.
«Одомашненные растения Cucurbita производят более простые цветочные ароматические смеси по сравнению с дикими видами. Вероятно, E. pruinosa адаптировалась к новой сенсорной среде в агроландшафтах, что позволило ей расширить ареал и значительно увеличить численность популяции», — заключили учёные.