Бразильские учёные изучают генетический код пчёл вида Frieseomelitta varia трибы Meliponini, интересного специфической репродуктивной биологией.
«Мы выбрали этот вид, чтобы проверить в пилотном проекте нашу способность секвенировать полный геном», — рассказывает профессор Клаус Хартманн Хартфельдер (Klaus Hartmann Hartfelder), представляющий Медицинскую школу Рибейран-Прету при Университете Сан-Паулу (Ribeirão Preto Medical School at the University of São Paulo).
В то же время Apis mellifera — вид, входящий в самую маленькую ветвь монофилетической клады так называемых корбикулярных, или корзиночковых, пчёл, включающей высокоэусоциальных Apini и Meliponini, примитивно эусоциальных шмелей (Bombini), а также орхидных пчёл (Euglossini), преимущественно одиночных или с зарождающейся социальностью.
Триба Apini состоит из одного рода Apis, насчитывающего менее десятка видов, и геномы четырёх из них (A. mellifera, A. florea, A. cerana и A. dorsata) полностью секвенированы.
Это резко контрастирует с безжальными пчёлами (Meliponini), трибой, насчитывающей более пятисот видов, объединяемых в десятки родов, и при этом значительно менее изученной. Притом, что, например, для бразильских тропических лесов безжальные пчёлы играют роль, сравнимую с ролью медоносной пчелы в жизненном цикле цветковых растений Старого Света и Северной Америки.
«Frieseomelitta varia — показательный вид, потому что его рабочие особи полностью стерильны. Этот признак отличает его от подавляющего большинства видов в трибе Meliponini».
Вид с полностью стерильным рабочими более интересен для генетического изучения, так как может продемонстрировать бóльшую широту эпигенетического регулирования — от плодовитой матки до генетически идентичной, но при этом бесплодной рабочей пчелы.
Профессор Хартфельдер и его научная группа обнаружили, что по общему размеру геном Frieseomelitta varia мало отличается от ранее секвенированных геномов других пчёл (275 мегабаз у F. varia против 236 мегабаз у медоносной пчелы).
Было идентифицировано большое количество повторяющихся компонентов генома и длинных некодирующих РНК, которые могут обеспечивать молекулярную основу для регуляторной пластичности генов, включая репродуктивную стерильность рабочих.
«У человека, например, эти РНК связаны с процессами, которые, в частности, регулируют развитие центральной нервной системы, — поясняют исследователи. — У Frieseomelitta varia эти последовательности могут быть связаны с отсутствием яичников, что делает рабочих стерильными. Матка же очень плодовита».
«Как и у подавляющего большинства общественных насекомых, яйца все одинаковые. Любое яйцо может развиться в рабочего или матку, — добавляет профессор Хартфельдер.
«Однако во время личиночной стадии некоторые молекулярные сигнальные пути расходятся, пчёлы дифференцируются на два типа особей: одна фертильная матка и много бесплодных рабочих».
«У европейской медоносной пчелы (Apis mellifera) это вызвано тем, что матка получает особую пищу в личиночной стадии, но у безжальных пчёл это, по-видимому, больше зависит от количества пищи».
Исследователи также обнаружили синтению в блоке генов, ранее описанном у европейской пчелы и связанном с накоплением колониями пыльцы.
«Находка удивила нас, учитывая, что европейские медоносные пчёлы и пчёлы без жала разошлись в разные линии более 70 миллионов лет назад. Это долгий срок для вида, чтобы сохранять признак», — говорит профессор Хартфельдер.
«Мы хотим посмотреть, характерно ли это для других пчёл, случайность это или даёт эволюционное преимущество».
В отличие от примеров устойчивости ядерного генома, митохондриальный геном Frieseomelitta varia значительно отличается от последовательностей как европейской медоносной пчелы, так и двух других исследованных безжальных пчёл.
Материалы исследования свободно доступны в журнале BMC Genomics.
