Эти ценные опылители столкнулись с массовыми потерями колоний за последнее десятилетие, в основном из-за распространения хищного клеща под названием Varroa destructor. Но, возможно, пчелы не в таком ужасном состоянии, как кажется, согласно исследованию, недавно опубликованному в Nature Communications.
Исследователи обнаружили популяцию диких пчел из окрестностей Итаки, штат Нью-Йорк, которая сегодня так же сильна, как и когда-либо, несмотря на то, что клещи вторглись в регион в середине 1990-х годов.
«Они получили удар, но выздоровели», — сказал Александр Михеев, профессор Окинавского института науки и технологий Аспирантуры (OIST) в Японии и ведущий автор статьи. "Похоже, что у населения выработалась генетическая устойчивость."
Михеев и его сотрудники из OIST и Корнельского университета изучали популяционную генетику дикой колонии, сравнивая ДНК образцов, собранных в 1977 году, с ДНК пчел, собранных в том же лесу в 2010 году. Для проведения исследования они разработали новый инструмент анализа ДНК, который особенно хорошо работает с деградированной ДНК, хранящейся в музейных образцах.
Такое исследование встречается крайне редко, особенно с пчелами. Немногие люди собирают их, и еще меньше людей собирают таким образом, чтобы это было достаточно хорошо для исследования на уровне населения.
К счастью, корнельский профессор Том Сили работал в этой области во время своей докторской диссертации.D., и депонировал свои образцы в Коллекцию насекомых Корнельского университета. Это первый раз, когда ученые смогли наблюдать изменения всего генома после определенного события, такого как нашествие клещей.
«Используя музейные образцы, мы видим, как происходит эволюция, по сравнению с тем, как мы думаем», — сказал Михеев, руководитель отдела экологии и эволюции OIST.
Многие думают, что эволюция происходит за тысячи или миллионы лет, но на самом деле это происходит из поколения в поколение.
Внешние силы заставляют отбирать определенные черты и передавать их потомству, чтобы повысить их шансы на выживание и воспроизводство. Сравнивая пчел из одной и той же колонии всего через несколько десятилетий, команда смогла увидеть этот естественный отбор в действии.
Пчелы изменились по-разному.
Во-первых, митохондриальная ДНК, генетический материал, хранящийся в энергетических установках клеток, значительно изменилась от старшего поколения к новому поколению. Этот генетический материал передается только от матерей, поэтому серьезное изменение указывает на то, что старые пчелиные матки были истреблены, и произошла крупномасштабная потеря популяции. Несмотря на это, популяция по-прежнему сохраняла высокий уровень генетического разнообразия по всему остальному геному, которое хранится в ядре клетки. Генетическое разнообразие — это сырье для эволюции, а высокое генетическое разнообразие увеличивает шансы на успешную адаптацию.
Одно из самых интересных изменений в популяции пчел произошло в гене, связанном с дофаминовым рецептором, который, как известно, контролирует отвращение к обучению. Другое исследование показало, что этот рецептор задействован в том, что пчелы ухаживают за собой, чтобы избавиться от клещей, пережевывая их.
Исследователи также обнаружили множество изменений в генах, связанных с развитием.
Клещи размножаются и питаются пчелами на стадии личинки пчел, поэтому исследователи предполагают, что пчелы эволюционировали, чтобы нарушить этот процесс. Также произошли физические изменения — современные пчелы меньше старых пчел и имеют другую форму крыльев.
Исследователи отмечают, что наблюдаемые изменения не могут быть приписаны какому-либо одному фактору, например клещам, потому что сроки слишком велики.
Однако многие изменения слишком велики, чтобы быть вызванными случайными генетическими колебаниями или внедрением генов из других источников, таких как африканизированные пчелы, и обнаружено, что самым сильным фактором наблюдаемых изменений по-прежнему является естественный отбор.
«Эти результаты позволяют идентифицировать гены-кандидаты, которые могут быть использованы для разведения более устойчивых пчел, такие как ген рецептора дофамина», — сказал Михеев. «Что еще более важно, это говорит о важности поддержания высокого уровня генетического разнообразия в поголовье домашних пчел, что может помочь преодолеть будущие болезни."
