Музейные коллекции показывают, что пчёлы всё больше страдают от изменений климата за последние 100 лет
Учёные из Имперского колледжа Лондона и Музея естественной истории опубликовали два параллельных исследования, анализирующих популяции шмелей в Великобритании.
Первое исследовало морфологию (форму тела) образцов пчёл, начиная с 1900 года. С помощью цифровых изображений группа изучила асимметрию крыльев шмелей как индикатор стресса. Высокая асимметрия (сильно различающиеся по форме правое и левое крыло) указывает на то, что пчёлы испытывали стресс во время развития — внешний фактор повлиял на их нормальный рост.
Изучив четыре вида британских шмелей, группа обнаружила свидетельства роста уровня стресса по мере развития века, начиная с самой низкой точки около 1925 года. Дальнейший анализ показал, что у каждого вида пчёл наблюдался стабильно более высокий показатель стресса во второй половине века.
Уроки прошлого для прогнозирования будущего
Сопоставив климатические условия в год сбора образцов — среднегодовую температуру и количество осадков — команда обнаружила, что в более жаркие и влажные годы у пчёл наблюдалась более высокая асимметрия крыльев. Исследование опубликовано в Journal of Animal Ecology.
Автор Аойф Кантвелл-Джонс отмечает, что "используя показатель стресса, видимый на внешней анатомии пчелы и вызванный стрессом во время развития всего за несколько дней или недель до этого, мы можем точнее отслеживать факторы, оказывающие давление на популяции в историческом пространстве и времени".
Автор доктор Андрес Арсе заявил, что их "цель — лучше понять реакцию на конкретные факторы окружающей среды и, изучив прошлое, предсказать будущее. Мы надеемся, что сможем прогнозировать, где и когда шмели будут подвергаться наибольшему риску, и направлять эффективные природоохранные меры".
Старший автор доктор Ричард Гилл говорит: "Поскольку прогнозируется, что более жаркие и влажные условия будут вызывать у шмелей более высокий уровень стресса, а такие условия будут становиться всё более частыми из-за изменения климата, у шмелей в XXI веке могут наступить тяжёлые времена".
ДНК из одной ноги
Помимо измерения формы крыльев, во втором параллельном исследовании команда успешно секвенировала геномы более ста музейных образцов шмелей возрастом более 130 лет. В новаторском достижении методы работы с древней ДНК, обычно используемые для изучения шерстистых мамонтов и древних людей, впервые были применены к популяции насекомых.
Учёные из Музея естественной истории и Института Эрлхэма оценили сохранность ДНК, используя всего одну ногу пчелы от каждого изученного образца. Благодаря этой работе, опубликованной в Methods in Ecology & Evolution, исследователи теперь могут изучать, как зафиксированный стресс мог привести к потере генетического разнообразия.
Наряду с созданием нового референсного генома, команда теперь будет использовать эти данные, чтобы изучить, как геномы пчёл менялись с течением времени, и понять, как целые популяции адаптировались — или нет — к изменяющейся среде.
Ценность музейных коллекций
Работая с коллекциями шмелей, команда сотрудничала с кураторами из Музея естественной истории в Лондоне, Национальных музеев Шотландии, Музея естественной истории Оксфордского университета, Ливерпульского Всемирного музея и музея Талли-Хаус в Карлайле.
Автор доктор Виктория Маллин отмечает, что "музейные коллекции насекомых предоставляют уникальную возможность напрямую изучать, как геномы популяций и видов подвергались влиянию изменений окружающей среды с течением времени. Однако это ограниченный ресурс, и понимание того, как лучше всего использовать его для генетических исследований, очень важно".
Старший автор профессор Ян Барнс говорит: "Одна из основных проблем музейных коллекций заключается в том, что качество ДНК может быть очень переменчивым, что затрудняет прогнозирование, какие типы анализов нам следует проводить. Теперь у нас гораздо лучшее представление о сохранности ДНК в коллекциях насекомых, что даёт огромный импульс нашей текущей работе по пониманию истории и будущего популяций насекомых".
Доктор Гилл заключил, что "эти исследования демонстрируют ценность использования музейных образцов, чтобы заглянуть в прошлое и раскрыть его секреты. Но то, что мы сделали, — это только начало, и, продолжая работу с этими жизненно важными публичными коллекциями и сотрудничая с кураторами, мы сможем открыть ещё больше".