Newswise — Genomy dwóch gatunków szerszeni, szerszenia europejskiego i szerszenia azjatyckiego (lub szerszenia żółtonogiego) zostały po raz pierwszy zsekwencjonowane przez zespół kierowany przez naukowców z UCL (University College London).

Porównując te odkodowane genomy z genomem gigantycznego szerszenia północnego, który został niedawno zsekwencjonowany przez inny zespół, naukowcy ujawnili wskazówki sugerujące, dlaczego szerszenie odniosły taki sukces jako gatunek inwazyjny na całym świecie.

Szerszenie to największe z os społecznych; odgrywają ważną rolę ekologiczną jako czołowe drapieżniki innych owadów. W swoich rodzimych regionach są naturalnymi kontrolerami szkodników, pomagając regulować populacje owadów, takich jak muchy, chrząszcze, gąsienice i inne rodzaje os. Usługi te mają kluczowe znaczenie dla zdrowych, funkcjonalnych ekosystemów, a także dla rolnictwa.

Jednak szerszenie odnoszą również duże sukcesy jako gatunki inwazyjne. Mogą zadomowić się na obszarach, dla których nie są rodzime, i powodować potencjalnie ogromne szkody ekologiczne i gospodarcze, polując na ważne owady zapylające, takie jak pszczoły miodne, dzikie pszczoły i bzygi.

Aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób te gatunki z powodzeniem rozszerzyły swój zasięg, międzynarodowy zespół naukowców zbadał genomy trzech rodzajów szerszeni.

Sekwencja genomu to zestaw instrukcji – kod genetyczny – który tworzy gatunek. Porównanie genomów różnych gatunków może dać wgląd w ich biologię – ich zachowanie, ewolucję i interakcje ze środowiskiem.

Naukowcy na nowo zsekwencjonowali genomy rodzimego szerszenia europejskiego, Vespa crabro – ważny drapieżnik, który jest chroniony w niektórych częściach Europy – oraz inwazyjny żółtonogi szerszeń azjatycki Vespa velutina, który zadomowił się w dużej części Europy w ciągu ostatnich 20 lat, zagrażając rodzimym ekosystemom, i czasami był widziany w Wielkiej Brytanii. Porównali je z genomem gigantycznego szerszenia północnego, Mandarynka Vespa – gatunek znany ze swojej roli jako kontrolera szkodników, zapylacz i dostawca żywności w swoim rodzimym azjatyckim zasięgu, ale niedawno przybył do Ameryki Północnej, gdzie może zagrażać rodzimej faunie.

Analizując różnice między trzema spokrewnionymi gatunkami, naukowcy byli w stanie zidentyfikować geny, które szybko ewoluowały, odkąd gatunek ten odróżnił się od innych os i od siebie nawzajem, oraz znaleźli kilka godnych uwagi genów, które szybko ewoluują, szczególnie w odniesieniu do komunikacji i węchu (zapach).

Pierwsza autorka badania, dr Emeline Favreau (UCL Center for Biodiversity & Environment), powiedziała: „Byliśmy podekscytowani znalezieniem dowodów na szybką ewolucję genomu tych szerszeni w porównaniu z innymi owadami społecznymi. Wiele genów zostało zduplikowanych lub zmutowanych; obejmowały one geny, które prawdopodobnie biorą udział w komunikacji i wyczuwaniu środowiska”.

Ewolucja genomu pozwala organizmom przystosować się do środowiska i jak najlepiej wykorzystać otoczenie, rozwijając nowe zachowania i fizjologię.

Współautor dr Alessandro Cini, który rozpoczął pracę na UCL przed przejściem na Uniwersytet w Pizie, powiedział: „Te odkrycia są ekscytujące, ponieważ mogą pomóc wyjaśnić, dlaczego szerszenie odniosły tak duży sukces w zakładaniu nowych populacji w regionach nierodzimych”.

„Szerszenie są przypadkowo przenoszone w różne części świata przez ludzi. Wszystko, czego potrzeba, to niewielka liczba skojarzonych matek do przetransportowania, być może ukrytych w ładunku. Genomy sugerują, że szerszenie mają wiele genów zaangażowanych w wykrywanie sygnałów chemicznych i reagowanie na nie – może to czynić je szczególnie dobrymi w przystosowaniu się do polowania na różne rodzaje ofiar w regionach obcych”.

Starszy autor, profesor Seirian Sumner (UCL Center for Biodiversity & Environment), powiedział: „Te genomy szerszeni to dopiero początek. Na całym świecie zsekwencjonowano genomy ponad 3000 gatunków owadów, ale osy są wśród nich niedostatecznie reprezentowane.

„Genomy mówią nam o aspektach ekologii i ewolucji, których inne metody nie potrafią. Ewolucja wyposażyła te owady w niesamowity zestaw narzędzi genetycznych, dzięki którym mogą wykorzystywać swoje środowisko i polować na zdobycz”.

Uzbrojeni w te nowe genomy naukowcy mają nadzieję pomóc w ulepszeniu zarządzania populacjami szerszeni, zarówno pod kątem ich usług ekosystemowych jako kontrolerów szkodników w strefach rodzimych, jak i zagrożeń ekologicznych w regionach, w których są one inwazyjne.

W badaniu wzięli udział badacze z Wielkiej Brytanii, Włoch, Hiszpanii, Izraela, Francji, Nowej Zelandii i Austrii i zostało ono sfinansowane głównie przez Radę ds. Badań nad Środowiskiem Naturalnym.