Partenogeneze u včel

Partenogeneze je vývoj potomstva z neoplozeného vajíčka. U včel plodí z neoplozeného vajíčka samečka (trubce) a z oplozeného vajíčka buď chovná samička (královna) nebo neplodná samička (včela dělnice) – podle toho, čím včely dělnice krmí larvu.

Jak královna klade vajíčka

Mladá královna se ihned po vylíhnutí z kukly vydává na „svatební let“. Během tohoto letu je oplodněna mnoha trubci a královna ukládá jejich spermie do speciálního orgánu – spermatéky. Děloha bude po zbytek života (1-2 roky) oplodňovat nakladená vajíčka (3-4 tisíce denně) uloženými spermiemi.

Nebo – NEHNOJIT. Spermie je spojena s vejcovodem speciálním kanálkem. Pokud se během průchodu vajíčka vejcovodem vývod na krátkou dobu otevře, projde jím asi 10 spermií, které vajíčko oplodní. Pokud se potrubí neotevře, vajíčko zůstane neoplodněno – to je budoucí trubec.

Proč královna klade neoplozená vajíčka? – Dvě možnosti.
1) Ve spermatické nádobce dělohy nejsou žádné spermie:

• nikdy tam nebyli (královna nebyla oplodněna během prvního měsíce života, protože bylo špatné počasí nebo epidemie mezi trubci nebo nějaké jiné neštěstí);
• byly tam spermie, ale zemřely kvůli problémům s krmením, dýcháním nebo vylučováním (údržbu spermatu provádí spermatická nádobka – daleko od jednoduchého „vaku“);
• Spermie byly, ale došly (3-4 roky již uplynuly od páření).

2) Královna (s chloupky na břiše) měla pocit, že klade vajíčko do speciálního plástu pro trubce, a neotevřela spermatický kanálek. (Průměr voštiny je 5,5 mm a drone 7 mm, takže je těžké nepocítit tak velký rozdíl.)

Těžký život dronů

Jednak ihned po spáření trubci hynou (při sexu se jim utrhne kopulační orgán spolu s částí břicha). Za druhé, na podzim jsou přeživší (nespářili se) trubci vyhnáni z úlu nelítostnými včelami dělnicemi, aby zemřeli hladem a zimou.

Za třetí, (blíže k naší specializaci), trubci mají ve všech buňkách těla jedinou sadu chromozomů (16 kusů), tzn. Ony hemizygotní podle všech indicií. Co to znamená? – Dobré nestačí.

Všechny naše geny přicházejí v párech (alelické páry). Máme dvě kopie každého genu – jeden gen od mámy (z vajíčka), druhý od táty (ze spermatu). V tomto případě nám nejčastěji stačí jeden správný (dominantní) gen z každého páru a druhý gen může být mírně zlomený (recesivní) – nikdo si toho nevšimne. Například: gen H u lidí je zodpovědný za syntézu jednoho z faktorů srážení krve v játrech. Gen h je porušený, obsahuje nesprávné informace a nelze získat fungující faktor srážení krve. (Zbývá říci, že tento gen se nachází na pohlavním X chromozomu a konečně můžeme přejít k příkladu.)

• X N X N je zdravá žena, má oba H geny v pořádku.
• X H X h je zdravá žena, protože k životu stačí jeden celý H gen.
• Х h Х h – žena, nemocná hemofilie – co dělat, nezbyl jí jediný celý gen H. (Gen X h je poměrně vzácný, pravděpodobnost jeho zachycení je asi 1/6666. Pravděpodobnost získání dvou takto vzácných genů najednou je 1/6666 na mocninu dvou – asi jedna ku čtyřiceti milionům.)

Přejděme k mužům: mají sadu pohlavních chromozomů XY. Y je kratší než X, takže některé geny „X“ se do něj nevejdou. Proto má muž tuto „část genů X“ pouze v jedné kopii – v chromozomu X, který obdržel od své matky. Pokud je takový gen recesivní (zlomený, mutace), pak se již nebude moci schovávat za široká záda svého dominantního partnera.

• X N Y je zdravý muž (stačí jeden pracovník H).
• X h Y je muž s hemofilií. Pamatujeme si pravděpodobnost – 1/6666.

75% příbuznost

Zárodečná buňka obsahuje polovinu chromozomů než somatická buňka. V důsledku toho rodič dává 50 % svých genů svému dítěti – vztah mezi matkou a synem je 0,5.

Vztah mezi jednovaječnými dvojčaty je stoprocentní, protože mají naprosto stejný genotyp.

Vztah mezi sourozenci je 0,5 od otce plus 0,5 od matky, děleno dvěma – dostaneme stejných 0,5. (To je samozřejmě průměr. Představme si extrémní případ – matka umístila do vajíčka úplně stejné geny pro prvního bratra a vejce pro druhého bratra (štěstí!), otec totéž. V v tomto případě oba bratři obdrží stejné geny a vztah mezi nimi bude 100%. V opačném extrémním případě bude vztah mezi bratry 0%. V průměru to vyjde na 50%.)

Včelí matka vloží do vajíčka stejných 50 % svých genů, vztah mezi včelí samičkou a jejím potomkem je 0,5.

Dron produkuje spermie mitózou (je již celá haploidní, kam se má redukovat, aby se dělila), všechny spermie drona jsou naprosto stejné, nesou celý jeho dronový genotyp. Proto je vztah mezi dronem a potomkem 100%.

Vztah mezi včelími sestrami je (0,5 + 1)/2 = 0,75! Ukazuje se, že včely dělnice jsou více příbuzné mezi sebou (0,75) než se svými potenciálními dětmi (0,5)! V tomto bodě evolucionisté nasadili chytrou tvář a řekli: „to je důvod, proč je pro včely dělnice výhodnější nemít vlastní děti, ale starat se o svou rodinu (tj. o sestry).

Není jasné, proč NEJDŮVODNĚJŠÍ TVORY NA ZEMI – stoprocentní přirození otcové, trubci – jsou na podzim posláni zemřít včelami. Svět je krutý! A muži tuto krutost pocítí jako první! A ženy jsou prostě lepší v tom, aby se lidé litovali.

Dobře, dobře, dobře. Přesněji řečeno, včely vyhánějí své bratry, nikoli otce (kteří zemřeli statečnou smrtí před rokem nebo dvěma při páření).

Ale abych byl úplně přesný, vztah je ze 75 % čistě teoretický: v průměru, vezmeme-li v úvahu různé otce (každá královna je oplodněna mnoha trubci), jsou dělnice navzájem příbuzné maximálně 0,5 (nebo dokonce mnohem více) méně). Proč se v evolučních konstrukcích používá číslo 0,75, je mi záhadou.

Špatné včely

1) Diploidní samci
Samičí pohlaví u včel se získá, pokud je organismus heterozygotní pro pohlavní alely (těchto alel je 19). Normální trubec, jak si pamatujeme, je hemizygotní – je to tedy samec. Většina diploidních včel má různé alely tohoto genu, ale je jich menšina: pravděpodobnost setkání se dvěma identickými alelami pohlavního genu včel je jedna devatenáctá čtverec – to je přibližně 0,3 %. Každá třista včela obdrží stejné alely pohlavního genu od královny i trubce, a přestože je diploidní, promění se v trubce. Osud diploidních trubců je nezáviděníhodný – ve včelstvu sežerou jejich larvy dělnice do 6 hodin po vynoření z vajíček.

2) Polypóry
Včely dělnice v zásadě mohou klást vajíčka samy – mají vaječníky, i když jsou nedostatečně vyvinuté (ve srovnání s královnou). – Proč to neudělají? – Existují dvě vysvětlení. Za prvé, včely dělnice jedí vejce snesená jinými včelami, takže takové snášení je jednoduše zbytečným cvičením. Druhý mechanismus je šetrnější: dělnice poslouchají svou královnu a milují ji. Tato láska, stejně jako láska lidí, je založena na chemických interakcích: královna vylučuje „děložní látku“ – feromon, který se distribuuje, když spolu včely komunikují.

Pokud se včelstvo velmi rozroste (nebo se královně stane něco špatného), pak není dostatek matečné hmoty pro všechny, mezi včelami dělnicemi se objeví revoluční nálady a začnou produkovat novou královskou dynastii:

• stavět trubčí plástve (větší; královna tam automaticky naklade neoplodněná vajíčka);
• kladou vajíčka samy (včely dělnice nemají spermatéku a nemohou se pářit se samci, takže všichni potomci včel jsou trubci);
• a revolucionáři v zásadě dokážou vypěstovat dělohu z jakéhokoli oplodněného vajíčka. Bylo by to tam. – Co když je děloha opravdu špatná? Odkud pak máte oplodněné vajíčko?

3) Thelytokická automiktická partenogeneze
Jelikož jste dočetli tak dlouhý článek až do konce, znamená to, že se nezaleknete záludných řeckých slov – to jsem já, pro krásu – jako obvykle se velmi jednoduchým pojmům říká složité pojmy. Pokud se z neoplozeného vajíčka vyvine samec, pak se taková partenogeneze nazývá arrhenotoky, a pokud se jedná o samičku, pak thelytoky. Druhá možnost je u včel vzácná, ale přesto se vyskytuje.

Pamatujeme si ještě, že včelí samice musí být heterozygotní pro pohlavní gen? – My pamatujeme. – Jak dosáhnout heterozygotnosti bez oplodnění? – Velmi jednoduché: sloučením jádra vajíčka s jádrem jednoho z vodících tělísek. V tomto případě se část vajíček ukáže jako homozygotní (diploidní trubci) a druhá část – heterozygotní, samice (jejich další osud závisí na krmení). Na prstech:

• buňka s genotypem Aa začíná meiózu;
• po prvním meiotickém dělení se získají dvě buňky – A a a;
• Druhé dělení meiózy je vlastně mitóza. Každá z buněk získaných v prvním dělení se dělí a vzniknou čtyři buňky – A, A, a, a;
• a nyní se jedna ze čtyř buněk – vajíčko – spojí s jednou ze zbývajících tří.

Pro chovatele je samooplodnění oblíbeným způsobem, jak „opravit žádoucí vlastnosti“. Botanici mohou své samooplodnění využívat zcela volně – jak ale samooplodnit např. prase? V žádném případě! Chovatelé zvířat si proto s hořkým pláčem vystačí s „příbuzenskou plemenitbou“ – ale zde, jak vidíme, máme u včel zcela konkrétní samooplodnění! Je škoda, že thelytoky je téměř normou pouze u kapských včel (poddruh včely medonosné žijící v Jižní Africe) a u normálních včel je to vzácná odchylka. Protože však v zásadě existuje, znamená to, že může být uměle vyvolán?

Všichni včelaři vědí, že dosažení vysokých výnosů medu je možné pouze tehdy, jsou-li ve včelíně silné a zdravé rodiny. Toho lze dosáhnout pravidelnou, každoroční výměnou matek za mladé a kvalitní. K tomu je nutné mít ve včelíně dostatečný počet mladých plodných matek, které lze v určitých termínech získat pouze uměle.

Většina včelařů tomuto nevěnuje dostatečnou pozornost. Odchovat královny svépomocí není snadný úkol, ale spíše obtížný. Sám jsem to pocítil, když jsem v roce 1985 začal včelařit. Nejdůležitějším a nejobtížnějším procesem v technologii umělého odchovu královen je získání vajíček nebo larev ve věku 12 hodin a jejich přenesení do voskových kalíšků.

Od té doby pracuji na zjednodušení procesu přenosu vajíček nebo larev v technologii umělého odchovu královen. Během uplynulých čtyřiceti let jsem vyvinul a otestoval devět modelů „Malikovova voskového pláství“ a jeho patentovanou vylepšenou verzi, která byla popsána v časopise „Včelařství“ (č. 5, 2008).

Vyvinutý plást (obr.) umožňuje získávat vajíčka a larvy bez jejich následného přesazování při chovu matek. Vyrobené dno slouží k instalaci hnízdního rámku do buněk standardních plástů. K tomu vybírám správně postavený světle hnědý plást, ve kterém včely odchovaly 2–3 generace plodu.

Instalace a demontáž dna se provádí na pracovním stole v teplé, osvětlené místnosti. Místa pro umístění jsou určena tak, aby se využila střední část plástu a prostor mezi dráty. Aby bylo možné dna snadno vyjmout ze zadní strany rámu, buňky plástu se rozříznou napůl.

K instalaci a demontáži dna ve středu buňky se používá zařízení složené z centralizátoru a vodítka. Dna se umisťují do každé buňky v řadě v potřebném množství, aby je bylo možné zakrýt víčkem z dělicí mřížky (lze instalovat i více dn, k tomu se použijí obě strany plástve, ale rámek by měl být umístěn v izolantu). Matka se pod něj zavádí speciálním otvorem ve víčku.

Poté, co naklade vajíčka, se víčko odstraní. Odnímatelná dna s vajíčky můžete použít pro následné líhnutí matek v pěstounské rodině nebo je nechat na výchovu do věku jednoho dne v mateřské rodině. Po vyjmutí plástu z hnízda se vosková dna odstraní v opačném pořadí, pomocí vodítka, a umístí se do voskových misek. Připravené roubovací rámky s larvami se umístí do pěstounské rodiny.

Obr. „Malikovův voskový plástev“

Následně byla plástev modernizována a patentována. Nové zařízení se zcela liší od podobných zařízení, nazývá se „Vkládací buňka“. Zařízení je jednoduché, skládá se z dutého válce 5×8 mm, kde tloušťka stěny válce je 0,5 mm, který slouží jako buňka voskového dna, do kterého je upevněn jednostranný čep, který ve smontované podobě slouží jako dno buňky, a speciálně vyrobené voskové misky s průchozím otvorem ve dně.

Při chovu matek umožňuje zařízení získat vajíčka a larvy bez jejich následného přesazování. Vyrobená buňka (dno vložené do válce) se používá k instalaci rámku hnízda do buněk standardních plástů. Proto je při práci s ní třeba vybrat správně postavený světle hnědý standardní plást, ve kterém včely odchovaly 1-2 generace plodu (můžete použít rámek s plástvem z hnízda rodiny, kde je plod a plod různého stáří), a umístit je do řady, ignorovat raný plod, tj. můžete je umístit přímo na plod. Instalace a vyjmutí „vložené buňky“ by se měla provádět v osvětlené místnosti s rámkem umístěným na pracovním stole.

Zhruba určete jejich umístění tak, abyste využili střední část rámku. „Vkládací buňka“ se opatrně zasune do buněk plástve a speciálním zatlačovačem se zaobleným koncem (zatlačovač je součástí sady) se zatlačí do mediastina. Připravený rámek hnízda se umístí do středu hnízda pro výsev, přičemž je nutné po určité době zkontrolovat výsev. Pro urychlení procesu příjmu výsevu je nutné místo vložení zakrýt velkou síťovou krytkou (která se používá pro výsadbu královen), pod ni umístit královnu nebo rámek a umístit ho do izolátoru, kam by měla být umístěna královna mateřské rodiny. Po nakladení vajec se královna vypustí.

Použití tohoto zařízení umožňuje získat královny z vajíček nebo larev, přičemž rámek zůstane 3,5 dne v hnízdě rodiny. Rámek s plodem se přinese do místnosti, kde se buňky vyjmou pomocí mini kleští s dlouhými nosy a ostrým pracovním koncem, které uchopí stěny válce vložené buňky. Vložená buňka se upevní a volně se vyjme z buňky plástve.

Tímto způsobem můžete vytáhnout požadovaný počet buněk a pokračovat k druhé operaci: extrakci dna buňky s vajíčkem nebo larvou. Je nutné vyjmout dno z polymerového válce uchopením špendlíku za jehlu, pomocí mini kleští s dlouhými čelistmi a jejich okamžitým zasunutím do hnízda voskovky.

Všechny odstraněné buňky se shromažďují tímto způsobem. Roubovací rámek by měl být předem připraven. K tomu se do tyčí roubovacího rámku vyvrtají průchozí otvory o průměru 5 mm, do kterých se instalují voskové zátky, nebo se otvory vyplní roztaveným voskem. Shromážděné voskové misky s instalovaným voskovým dnem se zasunou pomocí čepu do voskových zátek předem instalovaných v tyčích roubovacího rámku. Po naplnění roubovacího rámku instalací všech dostupných misek je nutné jej co nejrychleji umístit do středu hnízda pěstounské rodiny, aby nedošlo k prochladnutí plodu. Všechny ostatní operace jsou standardní, stejně jako při umělém odchovu matek.

Výhody nového zařízení:

Zařízení umožňuje získat neomezený počet vajíček a larev stejného stáří (50 kusů a více), čímž otevírá široké možnosti pro jeho využití v masové průmyslové výrobě mateří kašičky.

Počet operací k získání vajíček a larev je snížen na minimum a činí pouze dvě.

Při použití navrhovaného vynálezu není nutné používat jiná zařízení vyrobená z plastu nebo vosku k získávání vajíček a larev. Jejich použití je spojeno s nepříjemností instalace, demontáže a upevnění a vyžaduje určitý pracovní čas.

Vložené buňky můžete nainstalovat do standardního rámu předem, s předstihem, ve svém volném čase od vaší hlavní práce.

Není třeba zakrývat dělohu čepičkou ani používat izolátor.

Při použití tohoto vynálezu odpovídá kladení vajec královnou jejímu přirozenému rytmu, takže včely vajíčka neodmítají. Královně při kladení vajec obvykle slouží včelí družina, což zajišťuje dobrou kvalitu snesených vajec.

Zařízení zachovává přirozený, předchozí stav standardního rámku, do kterého jsou vložené buňky instalovány, a tím chrání plástový rámek a vajíčka, která do něj královna nakladla.

Zařízení zaručuje vysoký výtěžek chovného materiálu a úspěšné líhnutí kvalitních matek (bez přenášení larev špachtlí) i nezkušenými včelaři a osobami se zdravotním postižením.

K instalaci dna do misky a jejich následnému upevnění v roubovacím rámku nejsou potřeba žádné praktické dovednosti, proces instalace a vyjímání z voštinového rámku zabere jen málo času. S pomocí jehlového kolíku odnímatelného dna se dna rychle upevní v roubovacím rámku.

Tento vynález (zařízení) je jednoduchý, skládá se pouze ze dvou částí – vložené buňky a misky, ale řešení v něm nalezené je originální. Testování prototypů včelaři po dobu dvou let ukázalo výjimečné výsledky.

Pro včelaře je to prostě dar z nebes, jeho použití nejen zaručuje úspěch, ale s jistotou můžeme říci, že se jedná o metodu, na kterou včelaři dlouho čekali a která později, při organizaci její masové výroby, nahradí všechny stávající metody získávání chovného materiálu bez přenosu larev.

Zdroj: Materiály mezinárodní vědecko-praktické konference „Problémy a perspektivy zachování genofondu včel medonosných v moderních podmínkách“, věnované 145. výročí narození M.A. Dernov a konala se v březnu 2014 v Kirově.

R. Malikov, Adygejská republika, Majkopský okres