В двух исследовательских статьях, опубликованных в журнале Genome Biology, представлены первые последовательности генома и анализ двух ключевых видов шмелей: европейского шмеля с желтохвостым хвостом Bombus terrestris и североамериканского обыкновенного восточного шмеля Bombus impatiens. Исследование было сосредоточено на выявлении сходств и различий между этими трансатлантическими родственниками с использованием пчел из Тургау, Швейцария, и Мичигана, США. Исследования также сравнивали их с их более дальними родственниками, медоносными пчелами, чтобы понять их различный образ жизни в социальной колонии и то, как они борются с инфекциями.
Оба исследования проводились при широком международном сотрудничестве и включали исследователей из Швейцарского института биоинформатики SIB, Медицинской школы Женевского университета и Института интегративной биологии ETH Zurich. Проекты координировались доктором Беном Саддом из Университета штата Иллинойс, доктором Сетом Баррибо из ETH Zurich и Университета Восточной Каролины, доктором Ким Уорли из Медицинского колледжа Бейлора и профессором Полом Шмид-Хемпелем из ETH Zurich.Пчелы: важные, но находящиеся под угрозой звенья пищевой цепиПчелы играют неоценимую роль в поддержании биоразнообразия и в опылении сельскохозяйственных культур, которыми питается мир.
Заметное сокращение популяции некоторых видов представляет собой серьезную угрозу для нашей агроэкосистемы, и поэтому важно улучшить наше понимание их биологии и изучить, как они реагируют на экологические угрозы.Несмотря на часто медленные и явно неуклюжие перелеты от цветка к цветку, шмели совсем не ленивы.
Эти важные насекомые, насчитывающие более 250 видов шмелей во всем мире, выполняют кропотливую задачу опыления цветов как в дикой природе, так и в сельскохозяйственных условиях. Если бы шмель не справился со своей задачей, на наших тарелках не было бы большого количества фруктов и овощей. «Шмели — существа, интересные для изучения, — пояснил доктор Садд, — но растущие угрозы их здоровью влияют на популяции пчел по всему миру, что делает особенно важным улучшение нашего понимания их биологии».Защитный иммунитет и социальная жизньБольшинство шмелей живут не изолированно, а в колониях, состоящих из десятков или сотен родственных особей, которые ежегодно основываются одной пчелиной маткой после зимней спячки.
Следовательно, они демонстрируют уровень социальной организации, промежуточный между одиночными насекомыми, такими как комнатные мухи, и очень социальными медоносными пчелами, у которых есть многотысячные колонии с матками, которые живут несколько лет. Такая социальная жизнь требует большой степени сотрудничества и организации, особенно потому, что плотные колонии многих генетически похожих особей делают угрозу инфекций особенно острой.«Каталог генов, участвующих в реакциях иммунной защиты, хорошо сохраняется у разных видов пчел, независимо от уровня их социальной организации, — пояснил доктор Роберт Уотерхаус из Женевского университета и Швейцарского института биоинформатики SIB, — но он намного меньше. чем у одиночных насекомых, таких как мухи и комары, которые часто живут в более богатой патогенами среде ». Тем не менее, вариации в эволюционных признаках отбора среди иммунных генов шмелей и медоносных пчел могут указывать на различное давление, оказываемое отдельными патогенами, которые угрожают этим пчелам.
Интересно, что воздействие различных бактерий на молодых швейцарских шмелей из зрелых колоний показало, как правило, повышенные ответы иммунных генов у самок по сравнению с самцами. «Это, — сказал доктор Баррибо, — предполагает большие инвестиции в защитный иммунитет самками, которые однажды начнут создавать свои собственные колонии, чем самцами, роль которых в основном сводится только к воспроизводству».Влияние исследованияГеномы этих швейцарских и американских шмелей дают первое представление о генетике различий в их поведении и реакции на окружающую среду. «Эти геномные ресурсы, — сказал д-р Баррибо, — помогают нам понять, что делает этих шмелей особенно уязвимыми из-за угроз их благополучию, таких как болезни и пестициды».
Секвенирование геномов этих шмелей представляет собой большой шаг вперед в изучении биологии пчел и понимании организации сообществ насекомых. Опубликованные результаты представляют собой многолетнюю работу многих ученых; но это только начало новой эры исследований шмелей, поскольку эти геномы будут способствовать многим будущим высокопроизводительным функциональным исследованиям, чтобы расширить наши знания об этих интересных и важных насекомых и, таким образом, обеспечить их сохранение.