Обнаружен ген, позволяющий капским пчелам размножаться без оплодотворения

Ученые из Сиднейского университета выявили ген, обеспечивающий капским медоносным пчелам способность размножаться без оплодотворения.

Как известно, у всех людей есть двойной набор хромосом, 23 пары, а пол человека зависит от того, какой вид будет иметь одна из этих пар: XX или XY. У пчел, как и у других перепончатокрылых насекомых, дело обстоит иначе. Их пол определяется одинарным или двойным набором хромосом. Пчелиная матка после оплодотворения откладывает яйца с двойным (диплоидным) комплектом из 32 хромосом, из этих яиц появляются на свет самки: матки или рабочие пчелы. Матка также может отложить неоплодотворенные яйца, в них содержится одинарный (гаплоидный) комплект из 16 хромосом. Тогда из яиц выводятся самцы (трутни). Рабочие пчелы не способны спариваться с самцами, но в редких случаях могут откладывать неоплодотворенные яйца. Поскольку в таких яйцах содержится гаплоидный хромосомный набор, потомство рабочей пчелы будет состоять исключительно из самцов. Пчеловоды называют таких рабочих пчел трутовками.

Капская медоносная пчела (Apis mellifera capensis) — это подвид медоносной пчелы, распространенный на юге Африки. От всех других медоносных пчел капская отличается способностью некоторых рабочих пчел без оплодотворения откладывать яйца с диплоидным набором хромосом и производить на свет самок. У капских рабочих пчел, имеющих такую способность, яичники более крупные, а также они могут выделять характерные для пчелиных маток феромоны. Если в семье капских пчел гибнет матка, то среди рабочих начинается конкуренция за ее место. Наличие маточных феромонов открывает капским пчелам дорогу к социальному паразитизму. Они проникают в гнезда других медоносных пчел (подвида A. m. scutellata), и местные рабочие пчелы начинают выращивать их потомство, доля которого в гнезде со временем возрастает. Ежегодно на пасеках Южной Африки из-за этого погибает около 10 000 пчелиных семей.

Поиски гена, ответственного за эту способность, заняли тридцать лет. Ученые довольно давно определили, что этот ген находится на пчелиной хромосоме номер 11, но долго не могли идентифицировать его. Теперь оказалось, что за это отвечает ген GB45239. Ранее на это роль выдвигался другой ген-кандидат — GB46427 (LOC409096). Однако это предположение не подтвердилось после более широкого сбора генетического материала.

«Дальнейшее изучение капских пчел может дать нам представление о двух основных эволюционных переходах: происхождении пола и происхождении социальных насекомых, — говорит профессор Бенджамин Олдройд (Benjamin Oldroyd). — Возможно, самая захватывающая перспектива, вытекающая из этого исследования, — это возможность понять, как на самом деле работает данный ген. Если бы мы могли управлять переключателем, который позволяет животным размножаться бесполым образом, это имело бы важные применения в сельском хозяйстве, биотехнологии и многих других областях. Например, многие виды опасных насекомых, такие как огненные муравьи, обладают той же способность, хотя, к сожалению, кажется, у них она связана с геном, отличным от найденного у капских пчел».

Исследование опубликовано в журнале Current Biology.