Расшифрован геном пчелы

Расшифрован геном пчелы

Мозг медоносной пчелы хотя и весьма невелик, но используется насекомым предельно эффективно. Насекомые умеют распознавать цвет, форму цветка и танцем показывать направление обратно к улью. Можно даже утверждать, что пчелы владеют самым сложным языком символов (если не считать приматов). И делают это пчелы при помощи мозга с 1 млн. нейронов, что на пять порядков меньше, чем у людей. Важнее то, что у них всего лишь в четыре раза больше нейронов, чем у плодовых мушек, которые лишены видимых форм общения. Недавняя расшифровка генома пчелы медоносной – Apis mellifera – показывает, что некоторые из генов, отвечающих за развитие нервной системы плодовых мушек, изменили свою функцию у пчел и теперь контролируют их способность принимать различные социальные роли.

Джордж Веинсток (George Weinstock) из Центра расшифровки генома человека при университете Бэйлора и генетическом центре Робинсона университета штата Иллинойс провел генетическое исследование. Работа потребовала усилий 112 ученых из 63 научных учреждений. В конце концов, спустя 4 года пчела медоносная поделилась с генетиками своими секретами. «Это насекомое было выбрано для секвенирования не случайно. Дело в том, что пчела играет очень важную роль в сельском хозяйстве, опыляя растения и создавая мед, – поясняет исследователь. – Пчелы медоносные – это главный опылитель на Земле, и их вклад в нашу экономику достигает $10–20 млрд. для одной лишь экономики США».

До пчелы процесс расшифровки генома прошли плодовые мушки, комары и тутовый шелкопряд. Исследуя трутней и матку, исследователи собрали последовательность больше 3 млн. азотистых оснований ДНК. После расшифровки последовательности компьютер свел воедино карту генома. Подобно геному человека и здесь не обошлось без белых пятен. «Мы смогли описать почти 10 тыс. генов, что на 30% меньше, чем оказалось у плодовой мушки и комара, – сообщает Веинсток. – Не исключена вероятность, что будут найдены пропущенные гены, потому что этих насекомых разделяет 300 млн. лет, и мы не можем с уверенностью выделить те же гены».

Геном пчелы медоносной уже привел ученых к удивительным заключениям, таким, например, как обнаружение предельного консерватизма развития. «У генома пчелы мало отличий по сравнению с плодовыми мушками дрозофилой и анофелесом», – поясняет генетик Мартин Бай (Martin Beye) из Дюссельдорфского университета. Однако он обращает внимание на то, что пчела имеет относительно интенсивный обмен между хромосомами (генетическая рекомбинация), что поддерживает разнообразие вида при одной лишь самке (матке) в улье. Исследовать добавляет, что мы можем проверить теоретические предсказания, установив в модели частоту генетического обмена в 10 раз выше.

Геном пчелы медоносной уже опроверг, по крайней мере, одно теоретическое предсказание – место происхождения пчелы. Учитывая, что Азия отличается самым большим разнообразием пчел, исследователи высказывали мнение, что Apis mellifera начала распространяться в Африке и Европе. Но, отслеживая мутации, энтомолог Чарльз Витфилд (Charles Whitfield) из Университета штата Иллинойс выявил, что пчела пошла из Африки. «Конечно, существует вероятность, что пчелы появились в Азии и там же увеличили свое видовое разнообразие, – говорит исследователь. – Но в какой-то момент они перебрались в Африку и начали свое распространение обратно в Азию и Европу». Анализ генома показывает, что более позднее вторжение африканских пчел-убийц в Америку связано с межродовым скрещиванием.

С картой генома в руках ученые уже могут начинать поиск генов, отвечающих за агрессивное поведение. На основе расшифровки генома было сделано более 50 публикаций сразу в нескольких журналах. Исследователи стремятся найти гены, отвечающие за социальное поведение, чтобы разумно его изменять.
Дэвид Биелло