Su afrikinėmis bitėmis konkuruojančio porūšio Apis mellifera capensis bitės darbininkės geba kurti idealias savo pačių kopijas, praneša livescience.com. Paaiškėjo, kad viena tokia darbininkė per pastaruosius tris dešimtmečius klonavosi milijonus kartų. Šią savybę turinčios bitės slapta įsibrauna į Apis mellifera scutella avilius ir pradeda gaminti savo kopijas (motinėlės nereikia). Beje, klonai yra tikri veltėdžiai ir atsisako dirbti.
Naujo tyrimo metu buvo atskleistos šio keisto ir didelį pranašumą suteikiančio prisitaikymo mechanizmo genetinės priežastys. Skirtingai negu dauguma gyvūnų, minėtosios bitės darbininkės nepakeičia dedamų kiaušinėlių DNR, todėl kiekvieną kartą išsirita tobula kopija, arba klonas. Anot tyrėjų, DNR rekombinacijos etapo išvengimas yra visiškai unikalus reiškinys.
„Tiesiog neįtikėtina. Kita vertus, tai taip pat yra ir didelis sutrikimas, – pareiškė pagrindinis tyrimo autorius Benjaminas Oldroydas, Sidnėjaus universiteto elgsenos genetikos profesorius, turėdamas omenyje tai, jog paprastai DNR rekombinacija yra būtina kiaušinėlių dėjimo proceso dalis, norint užtikrinti tinkamą chromosomų rinkinį. – Bet joms kažkokiu būdu pavyko apsieiti be DNR rekombinacijos ir vis tiek sėkmingai daugintis. Fantastika. Su tokiu atveju anksčiau neteko susidurti.“
Bitės darbininkės ir kiti socialūs vabzdžiai gali daugintis nelytiniu būdu, vadinamu telitokine partenogeneze, kai iš neapvaisintų kiaušinėlių išsirita tik patelės. Kiekvieną kartą dėdama kiaušinėlius, viena bitė darbininkė nukopijuoja chromosomas, paveldėtas iš savo tėvų (motinėlės ir trano), ir jų skaičių padvigubina iki keturių. Paskui ji paima keturių chromosomų genetinę medžiagą, ją pertvarko ir sukuria keturias naujas chromosomas, turinčias pertvarkytą DNR. Šis procesas vadinamas rekombinacija. Jis užtikrina, kad net esant tik vienam iš tėvų būsimieji palikuonys bus genetiškai skirtingi.
Tačiau kadangi pasirenkamos tik dvi chromosomos iš keturių ir nepridedama naujos genetinės medžiagos (nėra partnerio), kiekvieną kartą atlikus rekombinaciją genetinė įvairovė sumažėja vidutiniškai trečdaliu, t. y. kiekviena nauja karta vis mažiau skiriasi nuo ankstesnės, sakė B. Oldroydas. Vos po keleto partenogenezinės reprodukcijos kartų dėl genetinės medžiagos netekimo genetinė įvairovė taip sumažėja, kad iškyla grėsmė naujų palikuonių gyvybei.
Todėl dauguma socialių vabzdžių turi motinėlę, kuri dauginasi lytiniu būdu ir užtikrina spiečiaus ar kolonijos tęstinumą. Mainais genetine įvairove pasižymintys darbininkai ir (arba) darbininkės rūpinasi kolonija ir saugo jauniklius.
„Galima įžvelgti panašumų į žmonių visuomenę. Mums dažnai kyla dilema, susijusi su pasirinkimu tarp naudos individui ir naudos visuomenei. Taip pat prisigalvojame socialinių normų, leidžiančių mums funkcionuoti, – atkreipė dėmesį B. Oldroydas. – Kalbant apie bites, evoliucija pasirūpino, kad nebūtų per daug savanaudiško elgesio: bitės darbininkės paprastai nededa kiaušinėlių.“
Ši taisyklė turėtų galioti ir bitėms Apis mellifera capensis, tačiau šio porūšio bitės darbininkės pasižymi genetine mutacija, leidžiančia dėti kiaušinėlius (partenogenezė), kažkokiu būdu išsaugant visą keturių chromosomų genetinę medžiagą. Todėl jos gali klonuotis kada panorėjusios net jeigu ilgainiui tokioje bičių šeimoje nebelieka genetinės įvairovės.
Visgi gebėjimas klonuotis sukuria daug trapesnę pusiausvyrą tarp individualizmo ir socialumo. Mokslininkų teigimu, tokioms kolonijoms būdinga didesnė išnykimo rizika.
Norėdamas suprasti, kaip klonai sukuria milijonus savo pačių kopijų ir išlieka funkcionalūs, B. Oldroydas su savo komanda palygino Apis mellifera capensis bičių darbininkių ir jų motinėlės bei jos palikuonių genomus.
Privertusi motinėlę daugintis nelytiniu būdu, mokslininkų komanda išanalizavo tam tikras motinėlės ir jos 25 lervučių DNR sekas. Paskui jie išanalizavo bičių darbininkių ir jų 63 lervučių DNR sekas.
Mokslininkų komanda išsiaiškino, kad nelytiniu būdu pradėti motinėlės palikuonys pasižymi 100 kartų didesne DNR rekombinacija, palyginus su genetiškai identiškais bičių darbininkių klonais. Šis atradimas leidžia daryti išvadą, kad Apis mellifera capensis bičių darbininkių organizme įvyko mutacija, užkertanti kelią rekombinacijai. Vadinasi, šios bitės darbininkės gali ramiai kurti tobulas savo pačių kopijas ir nesukti galvos dėl trečdaliu sumažėjančios genetinės medžiagos.
Tiesa, dėl šios savybės Apis mellifera capensis kolonijos atsiduria prastesnėje padėtyje, ypač išskridus ar mirus motinėlei. Užuot stengdamosi atgaivinti koloniją, tokiais atvejais bitės darbininkės pradeda siekti savanaudiškų tikslų.
„Pašalinus motinėlę, šios bitės tiesiog pradeda dėti kiaušinėlius, užuot bandydamos užauginti naują motinėlę, kaip daro kitos bičių rūšys, – sakė. B. Oldroydas. – Aviliuose yra korio akelių, vadinamų motinėlių akelėmis, kuriuose motinėlė padeda kiaušinėlių, iš kurių išsiris būsimos motinėlės. Bitė darbininkė gali lengvai nuskristi į kitą koloniją ir pakeisti motinėlės kiaušinėlį savo kiaušinėliu arba pakeisti savo kolonijos motinėlės kiaušinėlius. Tokiu atveju išsiritęs klonas bus laikomas motinėle.“
Visgi viena Apis mellifera capensis bičių darbininkių karta šį socialinį parazitavimą perkėlė į naują lygį – joms nebereikia motinėlės. Bitės išgyvena okupuodamos Apis mellifera scutella avilius. Klonai nepastebėti įsigauna į avilius ir padeda kaip galėdami daugiau kiaušinėlių. Apis mellifera scutella bitės juos klaidingai palaiko savais ir prižiūri.
Išsiritusios lervutės siunčia signalus apmulkintoms bitėms, kad šios jas dažniau maitintų. Gegutėms būdingą taktiką primenantis elgesys leidžia lervutėms išaugti beveik iki motinėlės dydžio.
„Apis mellifera capensis klonai svetimose kolonijose nieko nedirba, nes yra reproduktoriai, – paaiškino B. Oldroydas. – Jie suvokia, kad kitos bitės jais rūpinsis. Neilgai trukus avilys žlunga. Šių klonų, kaip individų, funkcionalumas yra gana sutrikęs, todėl, logiškai mąstant, jie neturėtų ilgai išgyventi. Kita vertus, identiškos kopijos labai primena piktybinio auglio ląsteles – visiškai nesvarbu, ar kiekvienas klonas yra sveikas, svarbiausia, kad jų būtų pakankamai daug.“
B. Oldroydo teigimu, parazitiniu elgesiu pasižyminčios Apis mellifera capensis bitės darbininkės genetiniu atžvilgiu yra identiškos vienai bitei, gyvenusiai 1990 m. Ši klonų genealoginė linija kasmet yra atsakinga už 10 proc. Apis mellifera scutella kolonijų išnykimą.
Išsiaiškinę, kaip bitės darbininkės atlieka keistąjį klonavimosi triuką, tyrėjai nori sužinoti, kaip motinėlės suaktyvina geną, įgalinantį rekombinaciją, ir kaip bitės darbininkės jį pasyvina. Taip pat jie ketina patyrinėti Apis mellifera capensis parazituojamus avilius, kad nustatytų avilių žlugimo priežastis.
Tyrimo rezultatai birželio 9 d. buvo paskelbti žurnale „Proceedings of the Royal Society B“.
