Розшифровка геному медоносної бджоли стало таким же вагомим кроком в дослідженнях цього виду комах, як відкриття генеологічного дерева та розшифровка танцю бджіл.
Перші аналізи цього генома, засновані на дослідженнях, в яких взяли участь понад 200 вчених,були опубліковані 26 жовтня 2006 року в журналі «Nature».
З генома можна зчитати всю генетичну інформацію, що зберігається в клітинах організму. Геном складається з хромосом, яких у бджоли налічується 16. Гени, в свою чергу, складаються з молекул ДНК, що мають вигляд довгих ниток, відбудованих з чотирьох органічних основ: аденіну, цитозину, гуаніну та тиміну. Ці нитки утворюють спіраль.
Мікробіологи відповідними методами змогли встановити порядок (розташування) основ в нитках ДНК. Гени є фрагментами хромосом з однаковим розташуванням основ в нитках ДНК.
У клітинах організму інформація, що одержується з розташування основ, ніби зчитується і відповідно бере участь у процесі синтезу білків, які є основою всіх структур в організмі. З них складаються ензими, які регулюють процеси в організмі.
Кожна клітина тіла бджоли має в своєму ядрі 16 хромосом, що містять в цілому 10157 генів.
Деякі гени в даний час не ідентифіковано. Геном бджоли характеризується найбільшою частотою рекомбінацій (тобто з’являються нові властивості в результаті обміну генетичною інформацією між двома гомологічними хромосомами під час поділу ядра), яка коли-небудь відзначалася у тварин.
Поділ на касти мають тільки бджоли
Касти у громадських комах, тобто виділення маток і працівників, це виняткове явище в процесі еволюції. У жодного з видів тварин, геном яких до теперішнього часу вивчений, немає поділу на касти, і це особливо зацікавило вчених.
З запліднених яєць бджолиної матки можуть з’являтися і матки, і робочі бджоли. Кожна личинка бджоли має гени, необхідні обом кастам. Те, які з них будуть активізовані, залежить від виду корму, яким харчується личинка.
Бджолине молочко, яким годуються матки, містять відомі вже специфічні білки. В ході аналізу генома робочих бджіл відкрито гени, які відповідають за утворення деяких з цих білків. Серед цих генів 9 сусідять поруч на одній хромосомі.
Якщо порівнювати структуру цих генів зі структурою генів фруктової мухи (Drosoрhila melanogaster), то видно деяку схожість між ними. Але схожі гени у фруктової мухи грають зовсім іншу роль – вони є відповідальними за забарвлення цієї комахи.
Це означає, для того щоб забезпечити поділ бджіл на касти, нові гени не потрібні. Простіше кажучи, вже існуючі гени грають нову роль. Якщо бджолина личинка вигодовується бджолиним молочком, то в ній активізуються певні гени, завдяки яким з неї може розвинутися бджолина матка.
Активізацію генів забезпечують фрагменти хромосом з певним розташуванням підстав, які знаходяться серед них. Коли відповідні білки з бджолиного молочка відкладаються в згаданих фрагментах, то ген, що знаходиться в них, починає ділитися.
Якщо порівнювати між собою, а також з відповідними фрагментами хромосом інших організмів, фрагменти генів, характерних для робочих бджіл, і генів, характерних для маток, то виявляється, що у робочих бджіл немає ніяких особливих властивостей, вони не відрізняються і від аналогічних фрагментів у фруктової мухи.
У маток ж, навпаки, відкриті повністю невідомі до цього часу фрагменти, з чого можна зробити висновок, що в процесі еволюції каста маток є новою, більш молодою, а каста робочих бджіл старішою, первинною.
Природний корм бджіл (нектар і пилок) містить певну кількість мікробів та токсичних речовин, які вони виділяють. Мед же, який служить бджолам, в основному, в якості зимового корму, відрізняється антибіотично активністю, а високий вміст в ньому цукрів, додатково пригнічує ріст шкідливих грибів.
Одноманітним харчуванням і малою вірогідністю присутності в ньому токсичних речовин можна пояснити те, що бджоли мають досить мало рецепторів смаку і відповідних генів. Таких рецепторів і генів у них менше, ніж у фруктової мухи, яка харчується в основному гнилими фруктами. Бджола ж має значно більше рецепторів запахів, оскільки в темному вулику тисячі бджіл спілкуються між собою за допомогою феромонів.
Чи є імунна система у комах?
Для сприйняття та ідентифікації різних ароматичних сигналів їм необхідний дуже розвинений нюх. В останні роки відкинуті застарілі погляди стосовно системи імунітету у комах. Довгі роки вважали, що імунна система є тільки у хребетних, а комахи виробляють лише кілька антибіотичних речовин, за допомогою яких здатні досить примітивним способом захищати себе від хвороботворних мікроорганізмів.
Однак згодом з’ясувалося, що імунна система комах значно складніша. Виявилося, що у них може розвиватися свого роду імунна пам’ять. Це дозволяє їм в процесі першого контакту з хвороботворними мікроорганізмами, які їм вдалося перемогти, запам’ятати молекулярний знак, який відрізняє ці мікроорганізми.
Пізніше ці «знання» дозволяють бджолам швидко і ефективно протистояти їм. Несподіваним виявився результат порівняння кількості генів, відповідальних за імунну систему у бджіл, фруктових мух і комарів.
Знайомство з розташуванням основ в молекулах ДНК в геномі бджоли полегшує вивчення їх генів. Чим більше генів, відповідальних за різні способи поведінки бджіл або їх властивості, важливі для селекції, вдасться відкрити, тим легше буде розробляти такі програми селекції, які в майбутньому дозволять значно ефективніше проводити відбір кращих ліній розводяться бджіл, які розводяться.
Джерело: https://beejournal.ru/deutsches-bienen/1746-genom-medonosnoj-pchely
