از ژنوتیپ تا فنوتیپ زنبورهای عسل
DNA یا اسید دئوکسی‌ریبونوکلئیک، نقشه‌ی ژنتیکی لازم برای ساخت یک جاندار را فراهم می‌کند. یک ژن شامل توالی‌ای از نوکلئوتیدها است که این توالی سپس به زنجیره‌ای از اسیدهای آمینه تبدیل می‌شود و در نهایت منجر به تولید یک پروتئین می‌گردد. پروتئین‌ها برای ساخت سلول‌ها و تعیین نحوه‌ی عملکرد آن‌ها به کار می‌روند. برای نمونه، برخی از پروتئین‌ها آنزیم‌هایی هستند که مواد شیمیایی تولید می‌کنند؛ این مواد ممکن است به عنوان رنگدانه (پیگمنت) در ساختارهایی مانند مو استفاده شوند.
توالی ژنی می‌تواند متفاوت باشد و به این نسخه‌های گوناگون یک ژن، الل (Allele) گفته می‌شود. در صورتی که توالی ژن تغییر کند، توالی اسیدهای آمینه‌ی حاصل از آن نیز ممکن است تغییر یابد و در نتیجه، پروتئین‌های متفاوتی با فعالیت‌های مختلف تولید شوند. این تفاوت در فعالیت پروتئین‌ها می‌تواند به تفاوت در ساختارها یا فرایندهای زیستی منجر شود. برای مثال، اگر پروتئینی که وظیفه‌ی تولید رنگدانه را دارد، غیر‌فعال باشد، رنگدانه تولید نخواهد شد و در نتیجه، رنگ موی آن فرد متفاوت خواهد بود.
ژنوتیپ یک جاندار، یا ترکیب ژنتیکی آن، شامل تمامی ژن‌هایی است که در دی‌ان‌ای (یا ژنوم) آن موجود هستند. صفاتی که در نتیجه‌ی فعالیت پروتئین‌های حاصل از این ژن‌ها بروز می‌کنند، فنوتیپ نامیده می‌شوند. نمونه‌هایی از فنوتیپ در زنبورعسل شامل رنگ اسکلت خارجی، رفتار ذخیره‌سازی گرده، و مقاومت در برابر بیماری گچی (چاک‌بروود) هستند.
برخی صفات از طریق یک ژن منفرد به ارث می‌رسند، در حالی که سایر صفات حاصل فعالیت چندین ژن هستند. بنابراین، درک نقش وراثت در صفاتی از زنبورعسل که هدف اصلاح‌نژاد قرار می‌گیرند، اهمیت زیادی دارد.
رنگ قهوه‌ای زنبورهایی که دارای رنگ‌بندی «کوردووان» (Cordovan) هستند، یک صفت مغلوب است که توسط یک ژن منفرد منتقل می‌شود. به این معنا که اگر یک زنبور ماده دو نسخه از این ژن مغلوب را دریافت کند، اسکلت خارجی قهوه‌ای‌رنگ خواهد داشت، نه سیاه‌رنگ معمول. از آنجا که نرها هاپلوئید هستند و تنها یک مجموعه ژنی به ارث می‌برند، آن‌ها با داشتن تنها یک نسخه از ژن مغلوب، دارای اسکلت خارجی قهوه‌ای خواهند بود.
با این حال، وراثت بیشتر صفات پیچیده‌تر است. برای مثال، در وراثت رفتار بهداشتی در زنبورها، دست‌کم دو تا حداکثر نه ژن دخیل هستند (Boutin و همکاران، ۲۰۱۵).
پیشنهاد میکنیم مقاله “مبانی ژنتیک زنبور عسل” را نیز مطالعه کنید 🌷
علاوه بر این، محیط نیز در بروز بسیاری از ژن‌ها نقش دارد. این پدیده اپی‌ژنتیک (Epigenetics) نامیده می‌شود. برای مثال، زنبوران کارگر و ملکه هر دو از تخم‌های لقاح‌یافته به وجود می‌آیند. کیفیت و کمیت تغذیه‌ای که لارو دریافت می‌کند، بر بیان ژن‌هایی که با فنوتیپ ملکه یا کارگر مرتبط هستند، اثرگذار است. نمونه‌ی دیگری از اپی‌ژنتیک، فنوتیپ «زنبور زمستانه» است.
زنبورهای عسل در پاییز از طریق سیگنال‌های محیطی مانند کاهش دما، کوتاه‌تر شدن طول روز، و کاهش مصرف غذا در کلنی، به زنبورهای زمستانه‌ای تبدیل می‌شوند که طول عمر بیشتری دارند و برای بقا در خوشه‌ی زمستانه مناسب‌ترند. با این حال، پژوهشگران هنوز موفق به شناسایی عوامل محیطی دقیق محرک تولید زنبورهای زمستانه نشده‌اند.
اپی‌ژنتیک بر بیان بسیاری از صفات زنبورعسل تأثیر دارد و همین موضوع می‌تواند اصلاح‌نژاد را به چالشی تبدیل کند. پژوهشگران هم افزایش و هم کاهش در بروز رفتارهای مقاومت به کنه را طی جریان شهد قوی یا در دوره‌های کمبود شهد مشاهده کرده‌اند. این موضوع در عین حال که پدیده‌ای شگفت‌انگیز است، می‌تواند برای زنبورداران و پژوهشگران منبعی از سردرگمی و دشواری باشد.
این واقعیت که فنوتیپ زنبورهای عسل در طول فصل متغیر است، نکته‌ای کلیدی برای ارزیابی کلنی‌ها و تلاش‌های اصلاح‌نژادی محسوب می‌شود. زنبورداران می‌توانند با مقایسه‌ی دقیق عملکرد کلنی‌ها در زمان‌های مشابه و انتخاب منبع اصلاح‌نژادی از میان کلنی‌هایی که صفات مطلوب را طی بیش از یک فصل نشان می‌دهند، تبارهایی با پایداری بیشتر در بروز صفات انتخاب کنند.
تصویر ۱. در سمت چپ، یک جفت کروموزوم دیده می‌شود. روی هر کروموزوم، ژن مربوط به رنگ اسکلت خارجی با یک نوار سبز نشان داده شده است. این ژن می‌تواند غالب (R) یا مغلوب (r) باشد. در این تصویر، یک جفت ژن مغلوب (r) به ارث رسیده است که در نتیجه، فنوتیپ رنگ‌بندی «کوردووان» در ملکه‌ی سمت راست ایجاد شده است.
منابع:
Boutin S, Alburaki M, Mercier PL, Giovenazzo P, Derome N. تفاوت بیان ژن بین کندوهای زنبورعسل (Apis mellifera L.) با رفتار بهداشتی و بدون آن. بی‌ام‌سی ژنومیکس. ۷ ژوئیه ۲۰۱۵؛ ۱۶(۱):۵۰۰.
doi: 10.1186/s12864-015-1714-y
PMID: 26149072; PMCID: PMC4491870
این محتوا بر پایه‌ی پژوهشی تهیه شده است که با حمایت مؤسسه ملی غذا و کشاورزی وزارت کشاورزی ایالات متحده، از طریق برنامه کشاورزی پایدار شمال‌شرق (Northeast SARE)، تحت شماره زیرپروژه‌ی LNE22-447 تأمین مالی شده است.
نویسندگان : Robyn Underwood, Ph.D. & Kate Anton
