Внутривидовой происхождение B-хромосом у Tetragonisca fiebrigi (Apidae: Meliponini) на основании цитогенетических данных и данных о размере ядерного генома

Почему небольшие дополнительные хромосомы у пчёл имеют значение

Безжальные пчёлы — важные опылители и популярные у мелких пчеловодов в Бразилии. Два почти неотличимых вида «jataí» живут в одних и тех же ландшафтах и даже в ульях, но у одного из них имеются загадочные дополнительные хромосомы, а у другого — нет. Эти избыточные кусочки ДНК, называемые B-хромосомами, ставили биологов в тупик десятилетиями: являются ли они бесполезным генетическим багажом, эгоистичными «автостопщиками» или частью собственной истории генома вида? В этом исследовании изучают происхождение этих дополнительных хромосом у одного вида jataí и их возможное значение для эволюции пчёл.

Две похожие пчёлы с скрытыми отличиями

Исследователи сосредоточились на двух тесно связанных безжальных пчёлах, Tetragonisca angustula и Tetragonisca fiebrigi, которых пчеловоды часто держат и которые известны под одним и тем же народным названием. Невооружённым глазом виды крайне похожи и в основном различаются по тонким цветовым признакам и анатомии самцов. Однако при микроскопическом рассмотрении предыдущие работы показали одно явное отличие: только у T. fiebrigi обнаруживаются B-хромосомы — дополнительные элементы сверх нормального набора хромосом. Поскольку эти пчёлы широко распространены и их легко содержать, они представляют собой естественную лабораторию для проверки того, как такие дополнительные хромосомы возникают и распространяются.

Проверка хромосом в разных колониях

Команда отобрала 10 колоний T. angustula и 16 колоний T. fiebrigi из нескольких мест в Бразилии. С помощью классических методов окрашивания хромосом они изучили полные наборы хромосом у самцов и самок. Оба вида имели одинаковое базовое строение: 34 хромосомы у самок и 17 у самцов, все с одной рукой, богатой активной ДНК, а другой — доминируемой плотными повторами. Только у T. fiebrigi выявили B-хромосомы, причём эти дополнительные элементы часто были одними из крупнейших в клетке. У самок всегда был как минимум один B, и их число могло достигать семи, тогда как у самцов оно варьировало от нуля до пяти. Такая картина указывает на то, что некоторый «драйв» способствует сохранению и увеличению числа B-хромосом в колониях, особенно у самок.

Измерение содержания ДНК, как взвешивание геномов

Чтобы понять, добавляют ли эти дополнительные хромосомы фактический объём генетического материала, учёные измерили общее содержание ДНК в отдельных пчёлах с помощью проточной цитометрии — метода, оценивающего, сколько генетического материала содержится в ядрах клеток. Они проанализировали 45 особей T. angustula из двух далёких регионов и 53 особи T. fiebrigi из трёх колоний. Несмотря на наличие множества и часто крупных B-хромосом у T. fiebrigi, средние размеры геномов у обоих видов оказались почти идентичными. Внутри каждого вида наблюдалась некоторая вариабельность между индивидуумами, но статистические тесты не выявили существенной разницы ни между регионами, ни в сравнении двух видов в целом.

Улики о происхождении дополнительных хромосом

Если бы B-хромосомы у T. fiebrigi возникли в результате гибридизации с другим видом, исследователи ожидали бы заметного увеличения размера генома или присутствия этих элементов у обоих видов. Вместо этого у T. angustula B-хромосом вообще не обнаружено, а общее количество ДНК у двух видов одинаково. В то же время ключевая повторяющаяся последовательность ДНК, доминирующая в B-хромосомах, также присутствует в стандартных хромосомах обоих видов, а распределение плотной ДНК различается: у T. fiebrigi больше активных длинных плеч, тогда как у T. angustula их плечи более компактны. Эти признаки позволяют предположить, что у T. fiebrigi фрагменты собственных стандартных хромосом, вероятно, отламывались и стабилизировались как дополнительные хромосомы.

Что это значит для пчёл и их геномов

Для неспециалистов основной вывод таков: загадочные дополнительные хромосомы у одного вида jataí, вероятно, возникли внутри собственного генома, а не пришли из чужого вида. Хотя эти B-хромосомы могут быть крупными и многочисленными, они не изменяют заметно общего объёма ДНК в виде по сравнению с близким родственником. Изучив множество колоний и особей, исследование показывает, как геномы могут перестраиваться и образовывать дополнительные фрагменты хромосом без очевидного внешнего воздействия. Понимание происхождения и сохранения таких элементов помогает биологам воссоздать картину эволюции и адаптации геномов пчёл — знание, которое в конечном счёте поддерживает охрану и устойчивое использование этих важных опылителей.

Цитирование: Cunha, M.S., Lino-Neto, J., Soares, F.A.F. et al. An intraspecific origin of B chromosomes in Tetragonisca fiebrigi (Apidae: Meliponini) inferred from cytogenetic and nuclear genome size data. Sci Rep 16, 9040 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39709-8

Ключевые слова: безжальные пчёлы, B-хромосомы, размер генома, эволюция хромосом, цитогенетика пчёл