Геномное секвенирование показывает климатический барьер для распространения африканизированных пчёл

С 1950-х годов «африканизированные» медоносные пчёлы распространялись на север и юг по всей Америке, пока, по-видимому, не остановились в Калифорнии и северной Аргентине. Секвенирование геномов сотен пчёл с северных и южных пределов их ареала показало постепенное снижение доли африканского происхождения на протяжении сотен миль, а не резкий сдвиг.

«Наблюдается постепенный переход на одной и той же широте в Северной и Южной Америке», — сказала Эрин Калфи, аспирантка факультета эволюции и экологии Калифорнийского университета в Дэвисе и первый автор статьи, опубликованной 19 октября в PLOS Genetics. «Существует естественный барьер, который, вероятно, поддерживается многими различными генетическими локусами».

Этим барьером, скорее всего, является климат. Пчёлы с преобладающим африканским происхождением не способны переживать холодные зимы.

Европейские колонисты завезли в Америку европейские виды медоносных пчёл (Apis mellifera) ещё в 1600-х годах. Помимо пасек, эти пчёлы обосновались в дикой природе наряду с местными видами.

В 1957 году завезённые африканские пчёлы подвида Apis mellifera scutellata роем покинули экспериментальные ульи в Бразилии и начали быстро распространяться, скрещиваясь с местными европейскими пчёлами. Scutellata, родом из южной и восточной Африки, известны своим оборонительным поведением. Они также несут некоторые полезные для пчеловодов признаки, такие как устойчивость к клещам Varroa.

Калфи, работая с профессором Грэмом Купом и доцентом Сантьяго Рамиресом с факультета эволюции и экологии, а также с коллегами из Аргентины, секвенировала геномы пчёл, собранных на северной и южной границах экспансии scutellata.

Они обнаружили, что пчёлы на северной и южной окраинах ареала имеют высоко вариабельную смесь происхождения от scutellata и европейских пчёл. Чем выше широта, тем меньше доля происхождения от scutellata.

«Весь геном отслеживает широту и климат», — сказала Калфи. Вероятно, многие гены вовлечены в чувствительность к климату и выживание зимой. Однако Калфи также обнаружила, что в некоторых частях генома происхождение от scutellata распространилось далеко за эти климатические пределы как в Северной, так и в Южной Америке, что свидетельствует о преимущественности некоторых генов scutellata, не связанных с климатической чувствительностью. В отличие от этого, исследователи не нашли никаких свидетельств отбора в пользу европейского происхождения при распространении пчёл scutellata.

Результаты ставят под сомнение идею о бинарном различии между «африканизированными» и «европейскими» медоносными пчёлами, сказал Рамирес. Фактически, все эти интродуцированные медоносные пчёлы в той или иной степени являются гибридами.

Генетическое разнообразие как ресурс для селекции пчёл

Результаты исследования могут представлять интерес для выведения пчёл с желательными признаками, такими как устойчивость к патогенам. Хотя исследователи рассматривали только последовательности генов, а не фенотипы (за исключением одного — длины крыла), результаты показывают, какие генетические локусы важны, поскольку они находятся под отбором в гибридных зонах.

Пчёлы scutellata и гибриды имеют гораздо большее генетическое разнообразие, чем европейские пчёлы, и исследователи обнаружили, что они потеряли очень мало этого разнообразия при экспансии из Бразилии в Калифорнию.

«Пчеловоды потенциально могут использовать это генетическое разнообразие для выведения желаемых признаков», — сказал Рамирес. То, что начиналось как инвазия, может стать частью решения проблемы ухудшения здоровья пчёл.

«Это имеет смысл, но несколько удивительно, потому что в Калифорнию каждую весну привозят 1,5 миллиона (медоносных) колоний для опыления сельскохозяйственных культур», — сказал Рамирес. Эти одомашненные пчёлы затем перевозятся по стране, но, по-видимому, не оказывают большого влияния на распространение африканского происхождения в популяциях диких медоносных пчёл.