Мелісотна генетика: Поліандрія, розведення, ризик успадкування

Унікальна генетична система

Бджіли не успадковують стать так, як це роблять ссавці. Вони є гоплодійними: матки та робітники розвиваються з запліднених яєць і є диплоїдними, несучи два набори 16 хромосом (2n=32), тоді як трут розвивається з невпліднених яєць і є гаплоїдним, несучи лише один набор (n=16). Ця одна фактична особливість впливає майже на все незвичайне щодо генетики бджіл та соціальної структури колонії, включаючи закономірності спорідненості, які не відповідають нашим людським інтуїціям: повні сестри (з одним батьком) пов'язані між собою на рівні r=0.75 – більш тісно, ніж брати-сестри у людей – а половинні сестри (різні батьки, одна мати) пов’язані лише на рівні r=0.25.

Чому одна матка спарюється з великою кількістю трутнів

Матка зазвичай спаровується з 12 і 18 трутнями під час свого спарювання(их), зберігаючи сперму від усіх них для використання протягом усього життя. Ця екстремальна поліандрія (багатоспарювання) не випадкова – генетична різноманітність всередині колонії має вимірний позитивний вплив на стійкість колонії в цілому. У змодельованих колоніях ті, що мають 15 або більше окремих патріліній (походів батьків), демонструють приблизно на 34% вищий трирічний рівень виживання порівняно з колоніями з менше ніж 7 патрілінями (близько 88% проти менше ніж 35%). Пропонований механізм простий: генетично різноманітна робоча сила менш схильна до одночасного ураження будь-яким окремим штамом хвороби або екологічним стресором, оскільки різні патрілінії несуть різні резистентні ознаки.

Що насправді обирають селекціонери

Селекційні програми для медоносних бджіл зазвичай спрямовані на ознаки, які мають реальне, спадкове генетичне підґрунтя, зокрема гігієнічну поведінку – схильність робітників до виявлення та видалення хворих або уражених кліщами личинок до того, як вони поширяться далі. Модель колонії, яка відстежує приблизно 170 функціональних локусів у 9 кластерів ознак, може присвоїти гігієнічній поведінці оцінку спадковості h²=0,85 і Варої-чутливій гігієні (VSH), пов’язаній та все більш важливій ознаці, h²=0,78. Такі високі оцінки спадковості (чи то з моделі, чи з реальних наукових досліджень в галузі бджолярства) є саме тим, що робить селекційну розробку стійкості до хвороб реальною довгостроковою стратегією, а не такою, яка повністю залежить від хімічної обробки.

Пастка унесінності: диплоїдні самці

Стать меджі меджі визначається в одному генетичному локусі, відомому як csd-локус, і це створює конкретну та добре задокументовану генетичну небезпеку: якщо запліднена яйцеклетка одночасно є гомозиготною (успадковуючи csd-алель від обох батьків), то вона розвивається в диплоїдного самця, а не у звичайних робітників або королів. Колонії виявляють та знищують цих диплоідних самців незабаром після появи на світ, оскільки вони не є життєздатними членами колонії – це справжня та значна енергетична втрата. У невеликих або ізольованих популяціях з обмеженою генетичною різноманітністю csd-локусу диплоїдні самці стають більш поширеними; моделі часто позначають частоту появи диплоідних самців, яка перевищує 5% від загальної кількості самців, як «критичний рівень унесінності», що відповідає ширшому коефіцієнту унесінності приблизно F=0.30, пов’язаному з реальним спадом життєздатності популяції. Це реальна загроза для географічно або генетично ізольованих меджі популяцій, а не просто артефакт моделювання.

Визначені породи, реальні компроміси

Комерційна та любительська бджолеводство розрізняє кілька визначених генетичних ліній або «пород», кожна з яких пов’язана з приблизним набором тенденцій ознак — ніжність, вихід меду, зимова стійкість, схильність до зграювання та стійкість до хвороб серед них. Часто згадувані породи включають італійську, карніolanську, Buckfast, Nordic Dark, Cape та спеціальні лінії VSH (Varroa Sensitive Hygiene), кожна з яких представляє собою різні компроміси, які може обрати бджоляр залежно від клімату та пріоритетів. Як і при описі будь-якої породи домашньої тваринної, ці профілі ознак є узагальненнями, а не гарантіями для будь-якого окремого вулика. Щоб побачити генетичну різноманітність та ризик інбридингу, який проявляється в результаті симульованих поколінь, спробуйте модуль генетики моделювання «Бджолиний утримувач: Модель на основі агентів», де є вулик з агентами.

Frequently asked questions

Спробуйте наживо

Усе, що вище, працює прямо у вашому браузері — відкрийте the simulation і змінюйте параметри під час роботи. Нічого не встановлюється, нічого не завантажується на сервер, уся модель живе в одній вкладці.