Proč jsou včely fit?

5. květen 2015
Včely medonosné

Včelí matka udržuje genetickou pestrost dělnic ve včelstvu intenzivním „mícháním“ vlastní dědičné informace ukládané do vajíček.

Genetická pestrost je v přírodě k nezaplacení. Populaci organismů, v které žijí jedinci s různými variantami dědičné informace, si můžeme přirovnat ke švýcarskému noži s mnoha nástroji a čepelemi. Majitel takového nože se málokdy dostane do úzkých. Pro každou situaci má v noži potřebné želízko. Naopak, geneticky jednobarevná populace, kde jsou si všichni jednotlivci hodně podobní nebo skoro stejní, připomíná nůž s jedním želízkem.

Geneticky pestré populace se snáze vypořádávají s problémy, nacházejí lepší východiska z krizí – vzdorují chorobám, cizopasníkům, změnám prostředí. Vždycky se v nich najde někdo, komu jeho varianta dědičné informace dovolí snáze přežít. Také včelstvo včely medonosné potřebuje geneticky rozmanité dělnice, které by zvládaly široké spektrum náročných úkolů. Jenže ve včelstvu jsou všechny dělnice dcerami jedné matky a to velké genetické variabilitě příliš nenahrává.

Jak včely tuhle svízelnou situaci vyřešily? To ukázal výzkum Matthewa Webstera a Andrease Wallberga z univerzity ve švédské Uppsale a Sylvaina Glémina z univerzity ve francouzském Montpeliér, jehož výsledky zveřejnil vědecký časopis PLOS Genetics.
Včelí matka se stará o genetickou pestrost svého budoucího potomstva už během svatebního letu, kdy se páří s velkým počtem trubců. Takto získaná zásoba spermií jí vystačí na celý život. Matka z ní používá spermie k oplození vajíček zcela náhodně a včelstvo je tak tvořeno dcerami různých otců. Dělnice jsou nevlastní sestry.

Matthew Webster a jeho spolupracovníci ale objevili u včelí matky ještě jeden důmyslný mechanismus, kterým se zvýší genetická pestrost potomků. Matka jej používá během tvorby vajíčka, do něhož ukládá jen polovinu své dědičné informace. Před rozdělením dědičné informace do pohlavních buněk se dědičná informace „promíchá“ v procesu označovaném jako crossing-over. Tak trochu to připomíná míchání balíčku karet, aby hráči nedostávali v dalších kolech stále stejné karty. Tohle „míchání“ provádějí samice a samci všech živočichů. Včelí matka je ale v míchání neuvěřitelně zdatná. Neznáme jiného živočicha, který ji v tomto ohledu mohl konkurovat.

Včely medonosné - královna (uprostřed) a dělnice na plástvi

Například ve srovnání s člověkem míchá včelí matka dědičnou informací při produkci vajíček dvacetkrát intenzivněji. Díky tomu má každé její vajíčko jinak nakombinované geny. Každá dělnice pak může mít trochu jiné vlastnosti a schopnosti.

V přírodě není nic zadarmo. To platí i o míchání dědičné informace vajíčka včelí matkou. Crossing over může dědičnou informaci také poškodit. Včela se proti tomu do určité míry brání opravami narušené DNA. I tak ale napáchá včelí matka v dědičné informaci vajíčka desetkrát více škod, než jich vzniká při crossing overu v lidských vajíčcích. Daň, kterou včely platí za udržení genetické pestrosti, je opravdu vysoká.

Zdroj: PLOS Genetics

Spustit audio
autor: Jaroslav Petr