Учёные выявили ключевые гены, участвующие в иммунитете медоносных пчёл

Международная группа исследователей определила основной набор генов, участвующих в реакции медоносных пчёл на множественные заболевания, вызываемые вирусами и паразитами. Результаты дают лучше определённую отправную точку для будущих исследований здоровья пчёл и могут помочь учёным и пчеловодам выводить пчёл, более устойчивых к стрессу.

«За последнее десятилетие популяции медоносных пчёл в Северном полушарии испытали серьёзные и устойчивые потери, в основном из-за воздействия патогенов, таких как грибы и вирусы», — сказал Венсан Дубуле, научный сотрудник Университета Эксетера. «Выявленные нами гены открывают новые возможности для создания линий пчёл, устойчивых к этим патогенам».

По словам исследователей, недавние достижения в секвенировании ДНК стимулировали многочисленные исследования генов, участвующих в реакции пчёл на патогены. Однако до сих пор этот огромный массив данных был слишком громоздким и специфичным, чтобы выявить общие закономерности в иммунитете пчёл.

«Хотя многие исследования использовали геномные подходы для понимания того, как пчёлы реагируют на вирусы и паразитов, было трудно сравнивать эти исследования, чтобы найти ключевые гены и пути, которые помогают пчеле бороться со стрессорами», — сказала профессор энтомологии Кристина Грозингер из Университета Пенсильвании. «Наша команда создала новый биоинформатический инструмент, который позволил нам интегрировать информацию из 19 различных геномных наборов данных, чтобы определить ключевые гены, участвующие в реакции пчёл на болезни».

Команда из 28 исследователей, представляющих восемь стран, создала новый статистический метод — анализ направленного рангового произведения. Этот метод позволил выявить гены, экспрессия которых была сходной во всех 19 наборах данных, а не только те, которые были экспрессированы больше других в рамках одного набора.

Учёные обнаружили, что эти гены со сходной экспрессией включают те, которые кодируют белки, ответственные за реакцию на повреждение тканей патогенами, и те, которые кодируют ферменты, участвующие в метаболизме углеводов из пищи, среди многих других. Снижение метаболизма углеводов, по их предположению, может иллюстрировать «стоимость» инфекции для организма. Результаты опубликованы в выпуске журнала BMC Genomics от 2 марта.

«Считалось, что медоносные пчёлы реагируют на разные болезнетворные организмы совершенно по-разному, но мы выяснили, что они в основном полагаются на основной набор генов, которые они включают или выключают в ответ на любую серьёзную патогенную угрозу», — сказал Роберт Пакстон, профессор зоологии из Немецкого центра интегративных исследований биоразнообразия. «Теперь мы можем изучить физиологические механизмы, с помощью которых патогены преодолевают защиту пчёл, и как пчёлы могут дать отпор этим патогенам».

Значение открытия не ограничивается медоносными пчёлами. Команда обнаружила, что ключевые гены являются частью консервативных путей — это означает, что они сохранялись в ходе эволюции насекомых и, следовательно, присутствуют у других видов. По словам Дубуле, это означает, что гены дают важные знания для понимания взаимодействия патогенов с другими насекомыми, такими как шмели, и для использования патогенов в борьбе с вредителями, такими как тли и некоторые бабочки.

«Этот анализ даёт беспрецедентное понимание механизмов, лежащих в основе взаимодействий между насекомыми и их патогенами», — сказал Дубуле. «Мы составили список генов, который, вероятно, станет важным источником для будущих функциональных исследований, для выведения более устойчивых линий медоносных пчёл и для контроля возникающих болезней пчёл».