De senaste sex åren har sett enorma framsteg inom DNA-sekvenseringstekniken. I Uppsala använder vi nu denna nya metod för att sekvensera hela genuppsättningar på hundratals honungsbiprover från hela världen. Detta ger oss nya möjligheter att studera genetisk mångfald för att besvara frågor om evolution, anpassning och motståndskraft mot sjukdomar hos honungsbin. Vi hoppas att våra resultat kommer att hjälpa oss att skydda populationer av honungsbin i framtiden.
Vad är honungsbinas evolutionära ursprung?
Den naturliga utbredningen av honungsbiet, som kan fördelas på fyra olika grupper av underarter (A, C, M, O).
Om man vill förstå hur den biologiska mångfalden hos bin påverkas av olika faktorer måste man förstå binas ursprung. Fördelningen av naturliga populationer av Apis mellifera sträckte sig ursprungligen över Europa, Afrika och Mellanöstern, där de olika populationerna utvecklade särskilda anpassningar i beteende, utseende och metabolism som passade de olika miljöerna. När och hur de ursprungligen spred sig till sina naturliga utbredningsområden är oklart. Genom att jämföra genetisk variation mellan bin från hela världen och bygga träd av släktskap kan vi skilja mellan olika tidigare teorier, såsom en sen expansion från Afrika eller mycket äldre ursprung i Asien. Genom att detaljerat studera den genetiska variationen kan vi också bestämma hur antalet bin förändrats som svar på variationer i klimatet vid till exempel istider.
Hur är honungsbina anpassade till klimatet?
Honungsbin på kalla breddgrader går samman i en klunga under vintern och lämnar inte kupan på flera månader, medan bin i varma klimat ständigt är aktiva och har en stark försvarsinstinkt mot rovdjur. Dessa lokala anpassningar är avgörande för överlevnad i de olika miljöerna. Genom att jämföra genetisk variation hos bin i olika delar av världen kan man förstå hur dessa anpassningar styrs genetiskt. Detta kommer att vara viktigt för att kunna förutsäga vilken effekt framtida förändringar i livsmiljön har på bin med vissa anpassningar och hjälpa oss att upprätthålla väl anpassade bestånd av inhemska bin.
Vad är effekten av domesticering på den genetiska mångfalden?
Människor har skördat honung och vax från honungsbisamhällen i minst 7000 år och biodlare fanns redan i det gamla Egypten år 2500 f Kr. Honungsbisamhällen har nu transporterats över hela världen och biavel är en stor industri. I Europa och Nordamerika bor den stora majoriteten av honungsbin i skötta bikupor. Förluster av bisamhällen har skyllts på en minskad genetisk mångfald på grund av människans avel, men våra resultat visar att det är en osannolik förklaring; honungsbin är det enda tamdjur där domesticering faktiskt har ökat den genetiska mångfalden. Detta beror på att de bin som finns i de flesta bigårdar är hybrider av flera infödda stammar. Genom att blanda ihop dem har vi skapat bisamhällen med högre variation än hos de infödda stammarna. Det är dock möjligt att denna process har lett till att lokala anpassningar går förlorade, vilket vi för närvarande utreder.
Vilka gener är viktiga för resistens mot sjukdomar?
Honungsbisamhällen drabbas av en rad olika sjukdomsalstrande organismer, den viktigaste av dessa är varroakvalstret. Detta kvalster är en relativt ny patogen för honungsbiet som spred sig över Europa på 1970- och 80-talet. I allmänhet överlever inte bisamhällen utan kemisk behandling mot kvalster, men i flera avelsexperiment runt om i världen produceras nu bin som är naturligt resistenta mot kvalster. Till exempel lämnade Ingemar Fries, professor i ekologi vid SLU, för 10 år sedan 150 Varroa-angripna bikupor på Gotland att klara sig utan mänsklig inblandning. I dessa bikupor finns idag bara några samhällen kvar, men de har genom naturligt urval utvecklat resistens mot kvalster. Genom att jämföra deras hela genuppsättningar med de i den ursprungliga populationen hoppas vi nu kunna förstå den genetiska anledningen till resistensen.
Vad är orsaken till ”afrikanisering”?
En dramatisk biologisk invasion av ”afrikaniserade” bin började år 1956, då aggressiva afrikanska bin av misstag släpptes i Brasilien. Detta ledde till att de lokala stammarna hybridiserades och snabbt ersattes av aggressiva ”mördarbin” som nu har spridit sig norrut så långt som USA. De genetiska faktorer som är ansvariga för deras framgång är okända. Våra resultat tyder på att de har en reproduktiv fördel, då spermier från afrikaniserade bin är mer effektiva på att befrukta drottningar än de från andra stammar. Vi studerar nu gener involverade i spermiefunktion för att ytterligare förstå detta, vilket förhoppningsvis kan leda till nya sätt att hantera denna invasion.
En artikel om denna studie publicerades nyligen i Nature Genomics, med rubriken ”A worldwide survey of genome sequence variation provides insight into the evolutionary history of the honeybee Apis mellifera”.