» » Пчела-одиночка создает бессмертную армию клонов благодаря генетической случайности

Пчела-одиночка создает бессмертную армию клонов благодаря генетической случайности

10


[img]https://cdn-mos-cms-futurecdn-net.translate.goog/bBqNXsxN2e86iMnq7ERYyD-320-80.jpg.webp?_x_tr_sl=auto&_x_tr_tl=ru&_x_tr_hl=ru&_x_tr_pto=ajax,se,elem[/img]

Когда ульи африканской низменной медоносной пчелы ( Apis mellifera scutella) разрушаются, это происходит из-за невидимой внутренней угрозы: растущей бессмертной армии клонов конкурирующего подвида пчел.


Эта армия возможна, потому что работницы конкурирующего подвида - южноафриканской медоносной пчелы ( Apis mellifera capensis ) - могут создавать идеальные копии самих себя, причем одна особь, как выяснилось, делала это миллионы раз за последние три десятилетия. Обладая этой способностью к постоянному клонированию, медоносные пчелы мыса проникают в ульи своих равнинных соперников-медоносных пчел и выпускают копию за копией (без королевы). Хуже того, эти клоны - халявщики, отказывающиеся выполнять какую-либо работу.


Новое исследование выявило генетические основы странной и грозной адаптации. В отличие от большинства животных и даже своей королевы, работницы не перетасовывают ДНК откладываемых ими яиц. Это позволяет работникам постоянно воссоздавать идеальную копию себя - клона - каждый раз, когда они воспроизводятся. По словам исследователей, уклонение от этого процесса перетасовки ДНК не похоже ни на что, что они когда-либо видели.



«Это невероятно. Это также невероятно дисфункционально», - сказал Live Science ведущий автор Бенджамин Олдройд, профессор поведенческой генетики в Сиднейском университете, имея в виду тот факт, что перетасовка обычно требуется для удержания хромосом вместе в процессе яйцекладки. «Тем не менее, каким-то образом им это удалось [все еще откладывать яйца]. Это безумие; я не слышал ничего подобного раньше и нигде».


Рабочие пчелы и другие социальные насекомые обладают способностью к воспроизводству посредством формы бесполого размножения, называемой телитокозным партеногенезом, при котором самки производят потомство самок из неоплодотворенных яиц. Каждый раз, когда она создает потомство, рабочая пчела-одиночка копирует хромосомы, полученные от родителей (матки и трутня-самца), в четыре. Затем она берет генетический материал из всех четырех хромосом, перетасовывает его и создает четыре хромосомы с этой смешанной ДНК посредством процесса, называемого рекомбинацией. Такая перетасовка гарантирует, что даже с одним родителем будущее потомство будет отличаться генетически.


Однако, поскольку выбираются только две хромосомы из четырех и новый генетический материал не вводится половым партнером, это приводит к потере в среднем одной трети генетического разнообразия каждый раз, когда выполняется перетасовка, или каждое поколение, сказал Олдройд. . После всего лишь нескольких поколений партеногенетического воспроизводства накопленная потеря генетического материала приводит к уровням генетического разнообразия, которые достаточно низки, чтобы быть летальными.

Поэтому большинство социальных насекомых полагаются на королеву, которая размножается от их имени половым путем. В свою очередь, генетически разнородные рабочие поддерживают здоровье колонии и защищают выводок своих близких братьев, сестер и кузенов.


«Это как в человеческом обществе, у нас есть это противоречие между тем, что хорошо для человека, и тем, что хорошо для общества, и мы придумываем все эти социальные нормы, которые позволяют нам функционировать», - сказал Олдройд. «В обществах медоносных пчел одна из вещей, которые эволюционировали для подавления эгоистичного поведения, - это то, что рабочие обычно не могут откладывать яйца».


По словам Олдройда, это в основном верно в отношении капской медоносной пчелы, которая в целом соблюдает обычные правила размножения социальных насекомых. Но у медоносных пчел Кейпа есть генетическая мутация, которая позволяет им партеногенетически откладывать яйца со всем генетическим материалом из четырех хромосом (так что они каким-то образом не выбрасывают ни одну из этих хромосом). Обладая этой способностью, они могут предотвратить немедленную потерю генетического разнообразия, вызванную процессом перетасовки. Это позволяет им клонировать себя в любое время в течение десятилетий, даже если клонирование в более долгосрочной перспективе приведет к созданию популяции, которая в целом не имеет генетического разнообразия.


Эта сверхдержава клонирования ставит колонии на более тонкий баланс между индивидуализмом и социальностью. По мнению исследователей, если они перевернутся, они могут оказаться под угрозой исчезновения.


Чтобы понять, как клоны могут создавать миллионы своих копий и при этом оставаться функциональными, Олдройд и его команда сравнили геномы пчелоносцев с мыса с геномами их королевы и ее потомства.

После принуждения королевы мыса к бесполому размножению путем наложения на нее хирургической ленты, которая не позволяла ей спариваться, команда исследовала определенные последовательности ДНК как королевы мыса, так и 25 личинок, которые она произвела. Затем они сделали то же самое с четырьмя рабочими медоносными пчелами на мысе и их 63 личинками.


Команда обнаружила, что у бесполого потомства королевы уровень рекомбинации (смешения ДНК) в 100 раз выше, чем у генетически идентичного клонированного потомства рабочих - открытие, которое предполагает, что рабочие пчелы Кейптауна развили мутацию, предотвращающую рекомбинацию. Без риска потери одной трети генетического материала, вызванной процессом асексуальной перетасовки, рабочие могут постоянно создавать идеальные копии самих себя.


Способность рабочих клонировать по своему желанию ставит их колонии в гораздо более опасное положение, особенно когда королева уходит или умирает, а старый социальный порядок рушится. Вместо того, чтобы тратить энергию на то, чтобы вернуть колонию на ноги, рабочие посвятят себя эгоистичным планам, например, поиску способов поставить своих клонов на руководящие должности.


«Например, если вы уберете королеву, вместо того, чтобы вырастить новую матку, как это делают другие виды пчел, эти пчелы просто начнут откладывать яйца сами», - сказал Олдройд. «Есть также клетки, называемые маточниками, где матка откладывает яйца, содержащие будущих маток. Вполне возможно, что рабочий прилетит из другой колонии или один из существующих рабочих в этой колонии прилетит и заменит это яйцо матки на одно из их клонированных яиц. Таким образом, они могут быть генетически перевоплощены в королеву ».


Но одна ветвь пчеловодческих пчеловодов Кейптауна зашла еще дальше в этом социально-паразитическом поведении, до такой степени, что им больше не нужна матка, и они существуют исключительно за счет захвата ульев африканских низинных медоносных пчел. Члены, принадлежащие к одной ветви клонов-клонов-пчеловодов, пробираются в ульи африканских низинных пчел, которые обычно используются в сельскохозяйственных целях, и откладывают как можно больше яиц, которые африканские низинные пчелы принимают за свои собственные и выращенные.


Личинки клона-паразита Кейп-пчелы используют эту уловку, даже посылая сигналы своим несчастным хозяевам, чтобы они их как можно больше накормили. Такое кукушечное поведение позволяет им вырастить свое тело и яичники почти до размеров королевы.

«Клоны мыских пчел не работают внутри этих ульев, потому что они стали репродуктивными», - сказал Олдройд. «Они просто расхаживают с таким отношением, вроде:« Да, ты будешь работать на меня ». Это очень быстро приводит к разрушению улья. По отдельности эти клоны довольно дисфункциональны, поэтому можно ожидать, что они исчезнут. Но в этом отношении они очень похожи на клетки опухоли - это не так имеет значение, если все клоны здоровы, пока их достаточно, чтобы эксплуатировать хост ».

По словам Олдройда, пчеловоды мыса, которые участвуют в этом паразитическом поведении, являются генетически идентичными потомками одного рабочего, жившего в 1990 году.

Эта единственная линия клонов ответственна за гибель 10% колоний медоносных пчел африканских низменностей каждый год.


Теперь, когда исследователи знают, как рабочие могут выполнить свой причудливый трюк с клонированием, они хотят выяснить, как королевы могут включить ген, обеспечивающий рекомбинацию, и как рабочие могут выключить его. Они также хотят исследовать ульи африканских низменностей, зараженные пчелиными пчелами Кейптауна, чтобы выяснить, что вызывает крах улья.


Исследователи опубликовали свои выводы 9 июня в журнале Труды Королевского общества B .

https://www.livescience.com/what-affects-sperm-size.html?utm_source=notification

новости | Ошибка? Среда,1:55 0 Просмотров:28
Другие новости по теме:
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.