Mézelő méh genom

Fő navigációs menü

  • itthon
  • Témák
  • Keresse meg a méheket
  • Küldés Spotting
  • Ról ről
  • Bejelentkezés/Fiók létrehozása


A biológia technológiai fejlődésének ebben a korában sokat kell tanulnunk abból, amit a genetikai kód elmondhat nekünk. A hírekben hallhatunk rákkal, elhízással és más egészséggel kapcsolatos témákkal kapcsolatos gének kutatásáról. Ugyanezen technikák felhasználhatók rovarok és más élőlények tanulmányozására is. A terminológia azonban időnként elsöprő lehet. Tegyünk egy sétát a mézelő méh genetikáját befolyásoló főbb tényezőkön, majd megbeszéljük a mézelő méh genomjának tapasztalatait.

genom


Mézelő méh genetika

A genetika az élőlények változó tulajdonságainak és annak átadásának vizsgálata egyik generációról a másikra. A gének a DNS egységei, amelyek ezeknek a tulajdonságoknak a tervrajzaként működnek.

Annak ellenére, hogy az emberek először legalább 7000 évvel ezelőtt kezdték el tartani a mézelő méheket, csak az 1850-es évek közepén kezdték megérteni az emberek a mézelő méhek szaporodását és genetikáját, hogy a kívánt tulajdonságok érdekében szaporodhassanak. A legtöbb kaptár méh nőstény, és a szülőnő felelős a szaporodásért. Vessünk egy pillantást a mézelő méh genetikájának néhány egyedi aspektusára, és nézzük meg, mit mondhat nekünk a nemrégiben szekvenált genom a szocialitásról és a méhbiológiáról.

A mézelő méhcsaládban a királynő felelős minden szaporodásért, és a kaptárban végzi a petesejtezést. A női munkavállalók a kaptáron belül teljes munkát végeznek, és a kaptáron kívül gyűjtenek ételt. A hím drónok száma kevesebb, és keveset járulnak hozzá a kaptár működéséhez.

A méhek (és a Hymenoptera többi része: méhek, hangyák és darazsak) genetikai rendszere eltér a miénktől és a legtöbb más rovartól. A haplodiploidia egy olyan rendszer, ahol a nőstényeknek mindkét kromoszómából két példánya van, a hímeknek azonban csak egy példányuk van. A haplodiploidia növeli a testvérek közötti rokonságot, és összefügg a társadalmi munkamegosztással. A nőstény mézelő méhek teljes kromoszómakomplexummal rendelkeznek (mindkét szülőtől egy-egy készlet), és diploidak. A hímek azonban megtermékenyítetlen petékből képződnek és haploidak; mindegyik kromoszómából csak egy példányt tartalmaznak. A királynők ellenőrzik, hogy megtermékenyített petesejtet raknak-e vagy sem, mert képesek tárolni az előző párosodásokból származó spermiumokat. Ily módon a királynők kezelik a kaptár nemi arányát.


Ez az ábra az áttekinthetőség kedvéért csak két kromoszóma készletet mutat be. A diploid nőstények 16 párral vagy 32 kromoszómával rendelkeznek, a haploid hímeknél pedig csak 16 egyetlen kromoszóma.

Mézelő méh genom

A genomika a DNS vizsgálata teljes kromoszómák, nagy géncsoportok vagy az egész genom szintjén egyszerre. A genom az egész szervezet genetikai anyagának összessége.

A teljes genomszekvencia megléte azt jelenti, hogy az adott szervezet összes genetikai kódját szekvenáltuk. A kromoszómák a DNS nagyon hosszú szálai, amelyek egymás után nagyszámú gént kódolnak. A kód „ábécé” csak négy betűt tartalmaz: A, T, C és G. Amikor azt mondjuk, hogy genomot szekvenálunk, ez azt jelenti, hogy meghatározzuk az összes kromoszóma teljes DNS-kódját.

Hogyan történik: A DNS kivonása után apró darabokra törik, és ezeket a kis darabokat szekvenálják. Ezután egy számítási folyamat segítségével a szekvencia kis darabjait az átfedő szakaszok összeillesztésével állítják össze.



Miért választották ki a mézelő méhet, hogy genomját szekvenálják? Az elsődleges motívum a társadalmi viselkedés alapjául szolgáló mechanizmusok megértése volt a méhbiológia egyéb aspektusai között. Nincs olyan speciális gén, amely szabályozza, hogy méhből nőjön-e királynő vagy munkás; a kaptárban betöltött munkájukat nem a genetikai smink határozza meg. Például a méhkirálynők olyan lárvákból származnak, amelyek nagy mennyiségben táplálják a méhpempő nevű anyagot, ami fejlődéshez vezet, amelynek eredményeként nővérnő születik. A királynők nagyobbak, mint a dolgozók, és felelősek a kaptár minden szaporodásáért.

Továbbá nincsenek specifikus gének, amelyek hajlamosítanák a munkavállalókat az általuk végzett különböző feladatokra. A fiatal felnőtt méhek kb. Egy hétig ápolási feladatokat látnak el (például lárvákat táplálnak) a kaptárban, ezt követően a viselkedés átáll a kaptáron kívüli takarmányozási (élelmiszer-gyűjtési) feladatok ellátására. A kolónia számára elvégezhető egyéb feladatok közé tartozik a kaptár őrzése és az elhalt méhek eltávolítása a kaptárból.

Kicsit meghaladja a 10 000 gént a mézelő méh genomjában, de ez valószínűleg kissé alábecsüli a valós összértéket. Az összes megjósolt gén közül ezek közül 1052 a mézelő méhekre és a többi rovarra jellemző, amelyek genomját ekkor szekvenálták: a gyümölcslégy Drosophila melanogaster és a maláriás szúnyog, az Anopheles gambiae .

További rovarok, amelyek genomját most szekvenálták, az Aedes aegypti, a sárgaláz szúnyog és a Bombyx mori, a selyemlepke. A folyamatban lévő többi között megtalálható a vöröslisztes bogár, az emberi test tetve és a borsó levéltetű. A genomszekvenálási projektek száma nagymértékben növekszik, mivel a technológia egyre gyorsabbá és olcsóbbá válik. Az összehasonlító genomika egy feltörekvő terület, amely az evolúcióval kapcsolatos sok kérdésre keres választ.


Balra: Aedes aegypti szúnyog (fotó az USDA-tól)
Jobbra: Bombyx mori lepke (fotó: Kevin Wanner)

Számos géncsaládot vizsgáltak a mézelő méhben, és ezek közül sokakat összehasonlítottak a gyümölcslégy és a szúnyog rokonaival. Íme néhány kiemelés arról, amit a mézelő méh genomjából tanultunk, de ez természetesen nem teljes felsorolás.

Szag és íz

Szag

Akár hiszi, akár nem, a rovarok antennájukkal „szagolnak”. Az antennákban található speciális fehérjék, az úgynevezett szagló receptorok lehetővé teszik a rovarok számára, hogy felismerjék a vegyi anyagokat a környezetben. A szagok érzékelésének képessége nagyon fontos a rovarokban; képesnek kell lenniük az esetleges táplálékforrások illatára, fel kell keresniük a társukat és el kell kerülniük ellenségeiket.


A rovarok antennákat használnak a szagláshoz.
Fotók: Zachary Huang

A gyümölcslégyhez és a szúnyoghoz képest a mézelő méheknek több mint kétszer annyi génje kódolja ezeket az illat-érzékelő fehérjéket. A mézelő méhek valóban képesek érzékelni több feromont és különféle virágszagokat. Még a szaguk alapján is felismerhetik rokonaikat és a királynőt.

Íz

Az íz egy másik módszer a vegyi anyagok észlelésére a környezetben. A méhek csak mintegy 15% -kal rendelkeznek az ízreceptorok számától, összehasonlítva a gyümölcslégyekkel és a maláriaszúnyogokkal. Az ízreceptorok korlátozott számának lehetséges magyarázata az a tény, hogy a lárvaméheket a felnőtt munkavállalók táplálják, és előfordulhat, hogy nem kell az ízjelekre támaszkodniuk a mérgező vegyi anyagok elkerülése érdekében. Ezenkívül a méhek virágporral és nektárral táplálkoznak, amelyeket a növények beporzók táplálékaként állítanak elő, és így ritkán tartalmaznak mérgező vegyszereket.

A méh cukorvizet kóstol
Fotó: Zachary Huang

Méregtelenítés

A rovarok rutinszerűen alakítják ki a növényvédő szerekkel szembeni ellenálló képességet, sőt a rovarölő szerekkel szembeni ellenálló képességet is. Valójában a növényvédelmi vegyszerek méregtelenítéséért felelős egyes gének részt vesznek a rovarölő szerekkel szembeni rezisztenciában. A mézelő méheknek kevesebb a méregtelenítéssel kapcsolatos génje, mint a gyümölcslégynek vagy a maláriaszúnyognak, esetleg érzékenyebbé téve őket a környezetben lévő rovarölő szerekkel szemben. A rovarölő szerek használatának korlátozása a kertben elősegíti a méhek védelmét.

Immunitás

A méhek kevesebb immunitással kapcsolatos génnel rendelkeznek, mint a többi rovar. Ez érdekes, tekintettel arra, hogy a mézelő méhek a zsúfolt környezetben élő kórokozóknak vannak kitéve. Azt javasolják, hogy a mézelő méhek talán megakadályozzák a fertőzést ápolással és más társadalmi viselkedéssel.

A populációgenetika

A genom egyik felhasználása a faj történetének következtetése. A mézelő méh genomját egyetlen nukleotid polimorfizmus (SNP) után vizsgálták: olyan mutációk, amelyek egyszerre változtatják meg a DNS-szekvencia egy betűjét. Az SNP-k előfordulásának helyei feltérképezhetők a kromoszómákra, és sokféle célra felhasználhatók. Például ezen SNP-k elemzése azt mutatta, hogy a mézelő méheknek legalább két ősi vándorlása volt Afrikából és Európába. Ezen SNP-k másik felhasználása az afrikai „gyilkos” méhek vizsgálata, amelyeket 1954-ben vezettek be Dél-Amerikába. Ezek a méhek most Közép- és Dél-Amerikában méhekkel hibridizálódtak.

Végül: az a tény, hogy rendelkezünk egy szervezet összes szekvenciájával, még nem jelenti azt, hogy megtaláltuk az összes információt, amelyet kínál. Sok ismeretlen funkciójú gén létezik, és egyes géneket még talán nem is találtak meg. Még mindig sok kérdés megválaszolható!