Genomisk undersøgelse udforsker udviklingen af ​​blide dræberbier i Puerto Rico

En genomisk undersøgelse af Puerto Ricos afrikanske honningbier - som er mere føjelige end andre såkaldte "dræberbier" - afslører, at de bevarer de fleste af de genetiske egenskaber fra deres afrikanske honningbi-forfædre, men at nogle få områder af deres DNA er blevet mere som de europæiske honningbiers. Ifølge forskerne, disse ændringer har sandsynligvis bidraget til biernes hurtige udvikling mod blidhed i Puerto Rico, en ændring, der skete inden for 30 år.

Fundene, rapporteret i journalen Naturkommunikation , kan føre til fremskridt, der vil styrke honningbibestanden i Amerika, sagde forskerne.

Afrikaniserede bier er afkom af afrikanske honningbier og deres europæiske modstykker. I slutningen af ​​1950'erne, disse aggressive "dræberbier" flygtede fra et eksperimentelt avlsprogram i Brasilien. Dette program havde til formål at producere en ønskværdig blanding af egenskaber fra de blide europæiske bier og deres afrikanske modstykker, som var mere aggressive, sygdomsresistent og tilpasset et tropisk klima.

Ironisk, hvad videnskabsmænd undlod at gøre i laboratoriet blev til sidst opnået ved en tilfældighed. Afrikaniserede honningbier ankom til Puerto Rico (sandsynligvis på et skib, ved et uheld) i 1990'erne, og inden for tre årtier havde udviklet sig til den blide, dog hårdfør, Afrikaniserede bier, der dominerer øen i dag. Biologiprofessor Tugrul Giray, fra University of Puerto Rico, rapporterede første gang om de blide Puerto Ricanske bier i tidsskriftet Evolutionary Applications i 2012. Giray er medforfatter til det nye studie.

For at få indsigt i, hvordan bierne blev blide, forskerne sekventerede genomerne fra 30 blide Puerto Ricanske bier, 30 afrikaniserede bier fra Mexico og 30 europæiske honningbier fra det centrale Illinois.

"Fordelen ved at have disse tre populationer er, at du kan sammenligne og kontrastere mellem de tre, " sagde University of Illinois postdoc-forsker Arian Avalos, der udførte forskningen med U. of I. entomologiprofessor Gene Robinson; professor i afgrødevidenskab Matthew Hudson; og Guojie Zhang og Hailin Pan, af det kinesiske videnskabsakademi. "Vi spurgte, 'Hvordan er genomet af den blide afrikaniserede bi anderledes end andre afrikaniserede populationer? Hvilke dele af genomet ligner europæiske bier?'"

Holdet opdagede, at for det meste, de blide biers genomer lignede deres afrikaniserede forfædres. Specifikke områder af DNA'et, imidlertid, havde skiftet i de blide bier, afspejler mere af deres europæiske arv. Disse regioner så ud til at være under "positiv udvælgelse". Det betyder, at noget i biernes miljø favoriserede disse genetiske signaturer frem for andre.

Forskerne antager, at bierne udviklede sig til at være mere føjelige som et resultat af at bo på en meget tæt befolket ø, som de ikke let kunne flygte fra. Mennesker udryddede sandsynligvis de mest aggressive bier, hjælpe deres mere føjelige modparter.

"Evolution involverer ændringer i hyppigheden af ​​genvarianter på tværs af en population, og det er det, vi ser i Puerto Rico, " sagde Robinson, der leder Carl R. Woese Institute for Genomic Biology i Illinois. "Nu ved vi, at disse blide afrikaniserede bier genetisk kan skelnes både fra andre afrikaniserede honningbier og fra europæiske honningbier."

De nye resultater giver lidt håb for den belejrede biavlsindustri, sagde forskerne. Europæiske honningbier har en tendens til at have mindre genetisk diversitet end afrikaniserede bier, som bærer både europæiske og afrikanske honningbigener. Europæiske honningbier er også mere modtagelige for et væld af invaliderende parasitter og patogener. Deres hurtige tilbagegang siden 2005, et fænomen kendt som colony collapse disorder, forstyrrer landbruget rundt om i verden.

"Det faktum, at vi har vist, at genetikken for disse Puerto Ricanske bier er meget forskellig fra de europæiske bier, og det faktum, at de er beviseligt blide, gør det meget interessant som en potentiel måde at afbøde tilbagegang af bestøvere, " sagde Hudson.

I særdeleshed, de afrikaniserede bier er meget modstandsdygtige over for varroamiden, en parasit af bier, der underminerer deres helbred og spreder sygdom. Miderne - sammen med pesticider, der bruges til at behandle angrebne bier - menes at være vigtige faktorer i den udbredte tilbagegang af honningbier over hele kloden.

I tidligere forskning i Giray-laboratoriet, videnskabsmænd viste, at Puerto Ricos blide afrikaniserede bier plejer sig selv aggressivt, når de er inficeret med varroa, fjernelse af miderne næsten lige så snart de dukker op.

"Angreb af europæiske honningbier med mider fremkalder meget lidt respons, " sagde Avalos, som tidligere har arbejdet med Giray i Puerto Rico. "Dette kunne være gode nyheder for biavlere, der ønsker at udvikle en blid honningbi, der også er varroa-resistent."