Jak včely popřely zákonitosti genetiky

Měly by „narazit“ na limity dědičnosti a postupně se vytratit, jenže realita je jiná. Asijská včela východní (Apis cerana) se v tropických oblastech australského Queenslandu překvapivě úspěšně prosadila i po výrazném poklesu genetické variability. A to navzdory tomu, že podobné „startovní podmínky“ bývají pro nově založené populace často likvidační – k nemalé nevoli části australských včelařů.

Genetická variabilita jako včelařský „švýcarák“

Populaci živočichů v přírodě si můžeme představit jako švýcarský armádní nůž. Čím víc „nástrojů“ (tedy variant genů) má, tím lépe si poradí s různými situacemi. Geneticky pestrá populace je vybavena širším repertoárem, který jí pomáhá zvládnout změny prostředí, tlak parazitů, výkyvy počasí i proměnlivé zdroje potravy.

Naopak geneticky jednotvárná populace připomíná nůž s jedinou čepelí. V dobrých podmínkách může fungovat a prosperovat, ale jakmile se okolnosti změní, chybí jí „výbava“ pro rychlou adaptaci. V praxi to znamená vyšší riziko úhynu, horší reprodukci a větší zranitelnost.

„Průchod hrdlem lahve“: když zakládá jen pár jedinců

Přechod od geneticky pestré k geneticky chudší populaci může nastat velmi rychle – typicky při prudkém snížení početnosti. Mnohé genové varianty se jednoduše „ztratí“ spolu s jedinci, kteří je nesli. Genetici tento jev označují jako průchod hrdlem lahve (bottleneck).

Právě to bývá jeden z důvodů, proč je pro živočichy tak těžké osídlit nové a izolované oblasti – ostrovy, horská údolí nebo vzdálené kontinenty. Na nové místo se často dostane jen malý počet jedinců a ti s sebou nepřinesou celý genetický „arzenál“ původní populace. Následkem toho může nově založená populace snadno zkolabovat.

Jeden roj, který to dokázal

Výjimku ale představuje případ včely východní (Apis cerana) v severní Austrálii. Podle teorie by jediný roj neměl mít velkou šanci vybudovat stabilní a prosperující populaci – přesto se mu to povedlo. Dnes včela východní v Austrálii obývá přibližně 10 000 km2 a počet jejích včelstev se odhaduje až na 50 000.

Úspěch „outsidera“ a obavy včelařů

Austrálie se dlouhodobě snažila zabránit zavlékání asijských včel, mimo jiné kvůli riziku šíření parazitického roztoče Varroa destructor. Po řadu let se ochranná opatření dařila. Pravděpodobně až kolem roku 2007 pronikl na kontinent jediný roj včely východní z Nové Guineje. Zajímavé je, že tento roj s sebou roztoče varroa nepřinesl.

Roztoč se do Austrálie dostal jinou cestou a později se rozšířil natolik, že úřady nakonec upustily od snah o jeho úplné vyhubení.

Jak si vystačily s málem: role matky a trubců

Genetický vývoj invazní populace v Queenslandu nabral nečekaný směr. Místní včelstva už nejsou „jedno jako druhé“ – naopak se mezi sebou liší a přizpůsobují se rozdílným podmínkám. Nemuselo přitom dojít k rychlému vzniku nových mutací. Včelám stačila genetická variabilita, kterou nesla jediná včelí matka z původního „zakladatelského“ roje.

Matka nese geny ve dvou kopiích, které mohou existovat v různých variantách. Navíc se během svatebního letu páří s desítkami trubců. Tím vzniká široká směs kombinací dědičné informace – dělnice pak nesou kombinaci vloh matky a jednoho z otců. Právě tato přirozená „genetická mozaika“ poskytla materiál, se kterým mohl pracovat přírodní výběr.

„I když na počátku měly jen velmi malou genetickou variabilitu, dokázaly k adaptaci na různorodé podmínky využít to, co si přinesly s sebou.“

Rosalyn Gloagová, University of Sydney

Klíčové geny pro reprodukci, kasty i sběr

Včela východní je obecně velmi přizpůsobivý druh – v Asii se vyskytuje na rozsáhlém území od Afghánistánu až po Japonsko. V australské populaci vědci identifikovali významnou roli zhruba 480 genů, u nichž se jednotlivé varianty liší jediným „písmenem“ genetického kódu. Prakticky všechny tyto varianty si s sebou nesl původní roj z Nové Guineje.

Zkoumané geny souvisejí mimo jiné s:

  • reprodukcí,

  • vývojem včelích kast,

  • chováním při sběru potravy (foraging).

Pro včely tak v jistém smyslu platí staré „Omnia mea mecum porto“ – vše podstatné si nesou s sebou. V jejich případě nejde o zkušenosti či moudrost, ale o sadu genových variant, které stačily k úspěšné adaptaci.

„Včely se i s takto omezeným rejstříkem variant genů dokážou adaptovat na různé podmínky. A to jen díky tomu, že u nich přírodní výběr našel aspoň něco, s čím může pracovat.“

Rosalyn Gloagová

Co to znamená pro přírodu i chov včel

Pro australské ekosystémy to není dobrá zpráva. Apis cerana není původní druh a může:

  • konkurovat domácím druhům hmyzu, ptáků i savců, kteří se živí nektarem a pylem,

  • obsazovat dutiny vhodné k hnízdění a vytlačovat původní živočichy,

  • představovat nežádoucí konkurenci i pro chované včely medonosné (Apis mellifera), které byly do Austrálie dovezeny už v roce 1822 z Anglie.

Jedna úspěšná invaze neznamená, že to je snadné

Autoři studie zároveň upozorňují, že by bylo zavádějící vyvozovat z tohoto případu, že invaze s minimální genetickou variabilitou jsou pro živočichy „hračka“. Věda často vidí především úspěšné příběhy – o neúspěšných pokusech, které skončily zánikem právě kvůli genetické chudobě, se obvykle nedozvíme. To platí i pro včelu východní: není jasné, kolikrát se její roje do Austrálie dostaly a neuchytily se.

Z časopisu včelařství Jaroslav Petr

Zdroj

Dogantzis, K. A., Raffiudin, R., Putra, R. E., Shaleh, I., Conflitti, I. M., Pepinelli, M., Roberts, J., Holmes, M., Oldroyd B. P., Zayed, A., & Gloag, R. (2024). Post-invasion selection acts on standing genetic variation despite a severe founding bottleneck. Current Biology, 34(6), 1349–1356.