luni, 15 decembrie 2014

Genetica la albine si caracterul ei aplicabil-Material prezentat la Facultatea de Vest-Timisoara-sustinut de Bratu Cristian

GENETICA LA ALBINE
ȘI CARACTERUL EI APLICABIL
Un lucru minunat despre genetica este că toată viața de pe pământ își
desfășoară activitatea mai mult sau mai puțin în aceleași reguli genetice.
Prin înțelegerea unor principii de bază, putem observa modul în care
lucrează o mare varietate de organisme, de la bacterii la elefanți. Acum, că
diferite gene de plante și animale au început sa fie decodate, ne dăm seama
cât de strâns legați suntem cu toții. Totuși, fiecare specie este, evident,
unică și albinele au parte de un capriciu genetic ciudat. Acest capriciu le
face ceea ce sunt.
Probabil singurul factor care face ca albinele sa fie ceea ce sunt este
faptul că trântorii se nasc din ouă nefecundate. La început acest lucru nu
pare sa fie un fapt de mare importanta, dar vom vedea pe parcurs că aceasta
într-adevăr prezintă un interes cu mare aplicabilitate în domeniul apicol.
Cromozomii sunt structurile care conțin genele unui organism.
Albinele au aproximativ 15. 000 de gene. Cele mai multe animale au în mod
normal, două seturi de cromozomi. Un set vine de la mamă și unul de la
tată. Ele se numesc diploide. Di înseamnă două, și ploid standuri pentru
cromozom. Noi oameni, avem 46 de cromozomi, vom obține 23 de la mama
și 23 de la tata prin spermă. Albinele au un
număr diferit de cromozomi. Individul
femeiesc, respectiv albina lucrătoare și
regina au 32, 16 provin de la ovulul reginei
și 16 provin din sperma trântorelui. Individul
de sex masculin, respectiv trântorele provine  
dintr-un ou nefertilizat, ei au doar 16 de
cromozomi, care au fost în ou. De aceea
trântorii sunt haploizi, deoarece aceștia au
doar un singur set de cromozomi.
În imaginea de mai jos putem observa
schematic comentariul de mai sus.

Se poate observa că oul fecundat poate transmite doar jumătate din
cei 32 de cromozomi, astfel ea poate să transmită doar pe jumătate din
genele ei descendenților. Fiecare ou conține o colecție unică din genele ei,
astfel încât fiecare ou este diferit. Trântorii, pe de altă parte, au doar 16 de
cromozomi, astfel încât fiecare spermatozoid trebuie sa conțină doar genele
trântorelui. Aceasta înseamnă că fiecare spermatozoid de la un trântore este
exact identic cu ceilalți, ei fiind clone. Acest lucru este diferit față de cele
mai multe animale, în cazul cărora fiecare spermatozoid este unic, la fel ca
fiecare ovul.
Un alt lucru ciudat despre albine este obiceiul lor de a se împerechea
multiplu. Regina de obicei se împerechează în promiscuitatea zonei cu mai
mulți trântori, în unul sau două zboruri de împerechere pe parcursul a câteva
zile. Sperma este stocată pentru ani de zile într-un organ numit spermatecă.
De fapt, sperma de la un trântore este mai mult decât suficientă pentru a
umple spermateca (cantitatea de spermă a unui singur trântor este de 1, 5
microlitri, iar capacitatea de stocare a unei spermateci este de 1 microlitru).
Se pare că regina se supune unui mare risc să se împerecheze cu atât de
mulți trântori, doar pentru a aduna diversității genetice în plus pentru
colonia ei. Această diversitate suplimentară ar fi gândită pentru a ajuta la
furnizarea de rezistență genetică prin diversitate genică, în felul acesta
colonia putând supraviețui mai eficient.
Efectul acestei împerecheri multiple este descoperit în colonia
compusă din diferite subfamilii. Fiecare subfamilie are aceeași mamă, dar
tați diferiți.
Ne amintim că toți spermatozoizii de la un trântor sunt identici.
Acest lucru înseamnă că albinele lucrătoare au 50% din zestrea genetică a
reginei și 100% de la trântore. Așadar subfamilia este formată din albine
lucrătoare cu o omogenitate genică de 75% și acestea sunt numite
supersurori.
În imaginea următoare se poate observa acest fenomen.
Se poate vedea ca împerecherea multiplă face o familie extrem de
complexă din punct de vedere genetic. În imaginea de mai sus genele sunt
reprezentate prin diferite culori. Intenția a fost de a reda complexitatea
implicată. În următoarele imagini vom simplifica lucrurile prezentând
împerecherea reginei cu un singur trântor.
Aceasta, probabil, se întâmplă rar în natură, dar o putem face cu
înseminare artificială.
Determinarea sexului
Știm cu toții că din ouă fecundate se nasc femele și din ouă nefecundate
se nasc masculi. Intrând mai în profunzimea geneticii la albine va trebui să
prezentăm câteva aspecte legate de alele sex. Alela este doar o variație a unei
gene. De exemplu, genele pentru ochi albaștri și ochi căprui sunt alele ale geneiculoarea
ochilor.
Speciile europene de albine au în jur de 18-20 alele diferite ale genei
sex. Toate alelele sex fac practic același lucru, dar codificarea genetică este un
pic diferită în fiecare. Ne putem imagina acest lucru, comparând situația cu 18
rețete diferite pentru un tort de ciocolata – produsele finale sunt similare, dar
instrucțiunile pentru a le obține variază.
În cazul în care un ou nu este fertilizat, există doar un singur set de
instrucțiuni și de aceea individul devine un trântore. În cazul în care un ou este
fertilizat, individul are două seturi diferite de instrucțiuni, și acesta devine
regină sau albină lucrătoare. Se poate întâmpla și situația în care ovulul este
fertilizat, dar primește două seturi identice de instrucțiuni (două alele de sex
identice), individul nu devine o matcă sau albină lucrătoare, ci un trântore
diploid. Aceasta înseamnă că un dublu set de instrucțiuni nu este același lucru
cu două seturi de instrucțiuni.
Acești trântori diploizi nu supraviețuiesc. În coloniile de albine, când are
loc acest fenomen, albinele lucrătoare identifică și mănâncă trântorii diploizi, la
scurt timp după ecluzionarea lor din ou. Când acest fenomen este foarte
pronunțat, rezultă în colonie așa numitul „puiet împușcat” sau ”puiet
împrăștiat”; fagurii cu puiet au o mulțime de celule goale. În alte situații, acești
trântori diploizi pot muri în celula sau dacă totuși ecluzionează, ei produc
urmași sterili.
O regina care are probabilitatea de a se împerechea cu acești masculi
diploizi, conduce la slăbirea coloniei de albine, prin reproducerea din ce în ce
mai mult, a acestui tip de masculi și descreșterea numerică a albinelor.
Imagine cu fagure “puiet impușcat”

Efectele cele mai grave sunt observate la consangvinizare. O
împerechere soră-frate va produce doar 50% puiet viabil.
CONSIDERAȚII PRACTICE PRIVIND GENETICA LA ALBINE
În cazul selecției, ameliorării și reproducerii la familiile de albine, pe
lângă ceilalți vectori de ordin economic, comportamentul igienic este probabil
realizarea cea mai de succes în lupta împotriva bolilor la albine. A fost foarte
bine studiat și dovedit a fi foarte eficace, selecția împotriva locii și varrozei.
Comportamentul igienic este controlat de două gene recesive; o genă
permite albinei lucrătoare să detecteze și sa descopere o celulă care conține
puiet bolnav. O altă genă determină eliminarea puietului bolnav sau infestat și
distrugerea lui. Este posibil ca un stup să conțină doar una din aceste gene și în
acest caz stupul nu va avea un caracter igienic.
Pentru ca o trăsătură recesivă să fie exprimată, o albină lucrătoare
trebuie să fie homozigot pentru genă. Homozigot înseamnă că individul a
preluat aceeași alelă de la mamă și de la tată. Heterozigot înseamnă că individul
a luat doar una dintre alele și așa doar un purtător, dar trăsătura nu este
exprimată.
De exemplu, în continuare vom lua următoarea situație:
Dacă împerechem o regină homozigot pentru trăsăturile ei de igienă cu
trântori care nu au dezvoltat un caracter igienic, descendenta nu va exprima o
trăsătură igienică, ei fiind heterozigoti, vor fii doar purtători ai trăsăturii. Este
important să amintim că, atunci când ai de a face cu trăsături recesive, acestea
nu vor apărea în prima generație (F1), dar dacă se continuă programul de
selecție și se va pune o presiune constantă pe populația genică selectată, vom
avea succes în obținerea manifestării acestei trăsături în următoarele generații,
ulterior ea având un caracter stabil. În practica apicolă modernă, la acest succes
se poate ajunge doar prin împerecheri controlate și dirijate, respectiv înseminare
artificială sau stații de împerechere.
Rezistența la acarieni traheali a fost descoperit recent ca fiind o trăsătură
de comportament igienic la unele colonii de albine. Albinele folosesc picioarele
mijloci pentru a ține departe acarienii, de deschiderea traheală. S-a constatat că
această trăsătură este controlată de gene dominante. În exemplul de mai jos vom
presupune existența unei singure gene, responsabilă de acest control igienic.
Prin caracterul dominant, o trăsătură selectată se va exprima deja în
prima generație, fiind ușor de stabilizat într-o populație genică. Trăsătura va fi
exprimată în mod egal albinelor, totuși nu există o modalitate ușoara de a
menține această trăsătură homozigotă. Din acest motiv este de fapt mult mai
dificil să stabilești și să menții o genă dominantă în cadrul populației, decât
pentru o trăsătură recesivă.
Suprimarea reproducerii celui mai mare dăunător, acarianul Varroa,
cunoscuta în mediile științifice de profil, ca VSH (Varroa Sensitive Hygenic),
este cea mai recentă trăsătură pe care se lucrează. Aceasta deține o mare
promisiune în rezolvarea problematicii varrozei.
Dr. Harbo și Dr. Harris au crescut selectiv colonii de albine, purtătoare a
acestei trăsături și au ajuns la punctul în care acarieni nu s-au mai putut
reproduce în mod normal. Apoi aceste colonii le-au încrucișat cu colonii de
albine non VSH și au descoperit ca manifestarea acestei trăsături, de
autoigenizare, respectiv deparazitare, a cunoscut forme intermediare între cele
două tipuri. Această situație a indicat că trăsătura nu este controlată nici de gene
dominante, nici de cele recesive, ci de ceea ce au numit ei „aditiv”. Aceasta
înseamnă pur și simplu că, cu cât sunt prezente mai multe gene de acest fel, cu
atât trăsătura este mai mult exprimată și acest lucru l-a realizat printr-o densitate
mare de trântori proveniți din familii ce au dobândit și manifestat această
trăsătură de VSH.
În imaginea din stânga sus, se poate observa o familie din lotul martor,
în care a fost introdus un fagure cu puiet infestat cu Varroza, de cel puțin 20-25
celule infestate/100 celule probate, din care un număr foarte mic de celule au
fost decopertate de către albinele lucrătoare în vederea identificării celulelor
infestate.
În opoziție, imaginea din dreapta se poate observa caracterul igienic
foarte pronunțat al unei colonii VSH, care a reușit să identifice în mai puțin de
48 h, un procent destul de mare de celule infestate cu Varroa.
În imaginea de mai jos, albinele
lucrătoare, provenite dintr-o familie
VSH, identifică în stadiu de pupă un
individ dintr-o celulă infestată,
distrugând-o, in felul acesta, toate
progeniturile femelei de Varroa, aflate în
celula mor, reușind sa scape doar femela
matură.

Un comentariu: