Genetyka pszczół: wielokrotne krzyżowanie, selekcja cech i ryzyko inbryotingu

System genetyczny niepodobny do naszego

pszczyle nie dziedziczą płci w ten sam sposób, jak mammaly. Są haplodiploidne: królewice i pracownice rozwijają się z jajeczków poziomionych i są diploidne, nosząc dwie zestawy 16 chromosomów (2n=32), podczas gdy dronie rosną z niepoziomionych jajeczek i są haploidne, nosząc tylko jedno zestawienie (n=16). To pojedyncze fakty przewiercają prawie wszystko niezwykłe w genetyce pszczół oraz strukturze społecznej colonies, w tym wzory pokrewieństwa, które nie mapują się prosto na nasze intuicje ludzkie: pełni siostry (udzielające się tego samego ojca) są pokrewnie do siebie o r=0,75 — bardziej pokrewnie niż bracia i siostry ludzkie — podczas gdy półsiostry (różni ojcowie, taka sama matka) są pokrewnie tylko o r=0,25.

Dlaczego królowa krzyżuje się z tyloma wieloma muchami chłopczykowymi

Królowa typowo krzyżuje się z 12 do 18 muchami chłopczykowymi podczas swoich lotów krzyżujących, przechowując jaja złożone ze spermii wszystkich tych samców na cały jej okres życia. Ta ekstremalna wielokrotne krzyżowanie (wiele krzyżowań) nie jest przypadkowe — różnorodność genetyczna w colony ma mierzone korzyści dla odporności colony. W modelowanych kolonii, te z 15 lub więcej oddzielnego linii patriliniowych (linii pochodzenia ojca) pokazują około 34% wyższe szansę na przetrwanie trzech lat w porównaniu do kolonii z mniej niż 7 liniami patriliniowymi (około 88% przeciwko mniej niż 35%). Przedstawiona mekanizm jest prosta: workforce genetycznie różnorodny ma mniejsze prawdopodobieństwo bycia jednolitymi ofiarami jakiegoś pojedynczego gatunku choroby lub obniżenia ekologicznego, ponieważ różne linie patriliniowe przynoszą różne cechy odporności.

Co rzeczywiście wybierają hodowcy

Programmy selektywnego hodowania pszczół obecnie skupiają się na cechach o rzeczywistym, genetycznie przekazywalnym podstawie, najbardziej znaczącą z nich jest zachowanie higieniczne — skłonność robaków do wykrywania i usuwania chorobliwego lub infekcjonowanego owocu przed jego rozprzestrzenieniem. Model kolonii śledzący około 170 funkcjonalnych lokusów połączonych w 9 grupach cech przypisuje zachowaniu higienicznemu hereditarność h²=0,85 oraz czujności doctu Varroa (VSH), pokrewny i coraz ważniejszy trait, hereditarność h²=0,78. Wysokie szacunki hereditarności takie jak te (z modelu lub prawdziwej publikacji genetycznych badań apikologicznych) są dokładnie tym, co sprawia, że selektywny hodowle odporności na choroby jest strategią realistyczną w dłuższej perspektywie, a nie jedynie opartą na traktamentach chemicznych.

Przylona pułapka: diploidne samce

Płeć pszczół jest zdecydowana na jednym locusie genetycznym oznaczonym jako locus csd, co stwarza konkretny, dobrze dokumentowany zagrożenie genetyczne: jeśli jajko płodzone okazuje się homozygotne w tym locusie (przekazując ten sam alel csd z obu rodziców), rozwija się ono do diploidnego samca zamiast żeńskiej roboty lub królowej. Kolonie wykrywają i jedzą te larwy diploidnych samców po urodzeniu, ponieważ są one nieaktywne jako funkcjonalne członki kolonii — rzeczywisty i znaczący strata energii. W małych lub izolowanych populacjach o ograniczonym zróżnicowaniu alelowym na locusie csd, diploidne samce stają się bardziej powszechne; modele często ostrzegają przed częstotliwością diploidnych samców ponad 5% w jajeczku męskim jako „krytycznym przylonie”, co odpowiada współczynnikowi inbreedinga powyżej około F=0,30, związany z prawdziwym upadekiem fitnessu populacji. To jest rzeczywiste zagrożenie dla pszczelnych populacji geograficznie lub genetycznie izolowanych, nie tylko artefakt modeli.

Imienne rasy, rzeczywiste kompromisy

Kultura pszczół komercyjna i dla pasjonatów rozpoznaje kilka imionanych linii genetycznych lub „ras,” każda z nich związana jest z przybliżonym zestawem skłonności cech — łagodność, wydajność w produkcji miele, odporność na zimno, skłonność do rozmnażania się i odporność na choroby. Powszechnie odniesione linie obejmują włoskich, carniolanów, buckfastowych, nordyckich ciemnych, kapetanskich oraz dedykowane liny VSH (Varroa Sensitive Hygiene), reprezentujące różne kompromisy, które barman może wybrać w zależności od klimatu i priorytetów. Podobnie jak opis rasek zwierząt domowych, te profil cech są ogólnościsłymi zamiast gwarancjami dla każdej kolonii. Aby zobaczyć, jak diversyfikacja genetyczna i ryzyko inbryotingu rzeczywiście rozgrywa się po wielu pokoleniach symulacyjnych, spróbuj modułu genetyki w symulatorze Model Agentów Kolonii Pszczołowej.

Często zadawane pytania

Wypróbuj na żywo

Wszystko powyżej działa bezpośrednio w Twojej przeglądarce — otwórz Honeybee Genetics: Polyandry, Breeding, Inbreeding Risk i zmieniaj parametry podczas działania. Nic nie jest instalowane ani przesyłane na serwer, cały model działa w jednej karcie.