Genetik och Avel

Genetik och Avel
eller
man får ändå vara glad att det blev som det blev när det inte blev som det skulle
Biet är en enastående organism för vilken evolutionen fram till idag slutat i ett
mycket avancerat samhälle.
Populationen består av en drottning som producerar avkomma, osjälviska
arbetare som saknar fortplantningsförmåga men som samlar och processar födan
och tar hand om avkomman, bygger bostäder och försvarar samhället de lever i.
Drottningen fungerar faktiskt även som ”hane” i och med att hon producerar
drönare, ”spermier”.
Anmärkningsvärt är att både drottning och arbetare utvecklas ur samma genom!
Skillnaden mellan drottning och arbetare är enbart betingad av hur nutrition och
hormoner får gener (arvsanlag) att aktiveras och åstadkomma dramatiska
skillnader avseende utseende, fysiologi och beteende.
Drottningen, en per samhälle, har minst 10 gånger längre livslängd än arbetarna,
hon lägger 2000-3000 ägg per dag!, lagrar den sperma hon tog emot då hon
parade sig med 15-30 drönare vid 1 veckas ålder och sperman är livsduglig under
hela drottningens levnad, upp till 5 år!.
Bin har dessutom det enda kända symbolspråket bland icke-primater.
Är vi släkt med bina? Javisst, tänk bara på alla ”stingsliga” biodlare! Separationen
ägde rum för några år sedan, närmare bestämt för 600 miljoner år sedan och det
finns fortfarande ett flertal däggdjursgener i biets genom. Uppbyggnaden av våra
arvsanlag är, sedan tidernas begynnelse, densamma som för alla levande
organismer, DNA-molekylen. Uppbyggnaden av DNA-molekylen är densamma
antingen det gäller människor, maskar eller bin.
Alla levande organismer är uppbyggda av celler. En människa består av 1000
miljarder celler. Varje cell innehåller 1 miljard proteinmolekyler
(äggvitemolekyler). (Jfämför med en Boeing 747 som innehåller 5 miljoner delar).
I varje cell finns kromosomerna, bärarna av våra arvsanlag, generna, i form av
DNA. Den utsträckta längden på en människas kromosomer, i en enda cell, är 1.8
meter! Längden på biets kromosomer, i en enda cell, uppges vara cirka 0.9 meter!
Bild 1: från Wikipedia
I varje cell (bild. 1) finns ett antal organeller, bland annat cellkärnan (2) med
nukleol (1), det grova endoplasmatiska retiklet med ribosomer (5), det släta
endoplasmatiska retiklet (8), Golgiapparaten (6), mitokondrier (cellens
”kraftverk” som bara överförs med ägget) (9) och centrioler (som deltar vid
celldelningen) (13). I cellkärnan finns ”originalritningarna” till alla kroppens
funktioner, kromosomerna, som avkomman fått av sina föräldrar. Det är cellen
som är kroppens fabrik för framställning av livsnödvändiga produkter, hormoner,
proteiner etc. Hur vet cellen vad den skall producera? Jo, det är m-RNA som gör
kopior av den genetiska kod, som finns i kromosomerna, och t-RNA som
transporterar informationen till ribosomerna på det endoplasmatiska retiklet där
produktionen äger rum.
Biets genom (arvsmassa) består av >10 000 gener (sannolikt närmare 20 000
gener) med 236 miljoner baspar (A-T adenosin – tymin, C-G cytosin-guanin) av
vilka A-T är rikligast förekommande. Detta i varje enskild cell! Biets genom är
ungefär 1/10 av det mänskliga genomet. Människans genom består av 3 miljarder
baspar (i varje cell)! Biet har 160 receptorer för doft men endast ett fåtal för
smak. Kromosomerna utgörs av DNA (deoxyribonucleinsyra) i form av en
dubbelspiral, koppling via 4 baser (adenin-tymin, cytosin-guanin). Bild.:
2( Wikipedia)-3.
Bild 2 från Wikipedia
Bild 3
Alla, sedan tidernas begynnelse kända organismer (utom RNA-virus), har DNA
som bärare av den genetiska informationen.
Avkomman ärver sina anlag (gener) från föräldrarna. Generna ligger sida vid sida
på kromosomerna. Genens plats på kromosomen kallas locus. Två gener som
ligger mittemot varandra kallas genpar. Två gener som ligger på samma plats
men har olika verkan kallas alleler. Bild 4.
Bild 4
En gen som har starkare effekt kallas dominant och betecknas med stor bokstav,
exempelvis H. En gen som har svagare effekt kallas recessiv och betecknas med
liten bokstav, exempelvis h. Ett exempel på en recessiv gen är färgvarianten
cordovan som betecknas cd. Cordovanbiet betraktas som världens vackraste bi!
En drottning eller arbetsbi som har anlagen S/cd har vildtypsfärg. (S=svart färg).
Har drottningen eller arbetsbiet anlagen cd/cd är färgen gulbrun, ingen svart
färg.
Är båda generna i genparet av samma typ, S/S eller s/s, är genuppsättningen
homozygot. Är båda generna i genparet av olika typ, S/s, är genuppsättningen
heterozygot. Bild 5
d5
Bil
En S/S-drottningen producerar ägg identiska med avseende på genen S och en
s/s-drottning producerar ägg som är identiska med avseende på genen s under
det att en S/s-drottning producerar två typer av ägg, hälften med genen S och
hälften med genen s.
För att effekten av en recessiv gen skall framträda krävs att båda kromosomerna,
den från modern och den från fadern, har den recessiva genen.
Dominant/recessivt anlag:
Det finns en dominant gen som gör att biet är behårat och en recessiv gen som
gör att biet är hårlöst.
Har drottningen fått genen för behåring från både sin mor och far är hon H/H. Är
hon parad med drönare som även har genen H för behåring kommer både
drönarna och arbetsbina i det samhället att vara behårade. Bild 6.
Bild 6
Om drottningen har fått genen för behåring från ena föräldern och genen för
hårlöshet från den andra föräldern, har hon genotypen H/h, men man kan inte se
att hon är bärare av genen för hårlöshet, h. (Fenotyp = vildtyp = behårad). Är hon
parad med drönare som har genen H så kommer hälften av arbetsbina att vara
H/H, hälften H/h och samtliga vara behårade då H är dominant. Av de drönare
som hon producerar kommer hälften att vara H (behårade), och hälften att vara h
(hårlösa). Bild 7.
Bild 7
Om drottningen ovan, H/h, är parad med hårlös drönare, h, kommer hälften av
drönarna att vara behårade, den andra hälften hårlösa. Men, nu blir även hälften
av arbetsbina behårade, den andra hälften hårlösa, beroende på att hälften av de
ägg drottningen lägger har anlaget för hårlöshet, h, och ägget befruktas med en
spermie som även har anlaget för hårlöshet, h. Bild 8.
Bild 8
Vanlig celldelning – mitos – äger rum då en organism växer eller reparerar
skador på sin kropp. Vid mitos lägger sig kromosomerna i ett plan (Bild 4),
kromosomerna spjälkas på mitten och samtidigt ”monteras” nya baser in i
dubbelhelixens gamla strängar. (Bild 9, 10). Vid mitos uppkommer 2 identiska
celler.
Bild 9
Bild 10
Honorna i bisamhället är diploida – de har 32 kromosomer. En uppsättning
kromosomer (16) kommer från modern (ägget) och en uppsättning kromosomer
(16) kommer från fadern (spermien). Hanarna i bisamhället (drönarna) är
haploida – de har 16 kromosomer. De utvecklas från ett obefruktat ägg! Eftersom
drönaren utvecklas från ett obefruktat ägg ”visar” han sina anlag. Hos drönaren
finns det alltså inga gener från en far som kan ”täcka över” och maskera recessiva
gener som härstammar från modern.
En drönare bildar cirka 7 miljoner spermier – alla identiskt lika! Samtliga 7
miljoner spermier har ett och samma genom och samma könsallel Man kan
jämföra en drönare med en mänsklig spermie. (Bild 11)
Bild 11
Meios - bildning av könsceller: då drönaren bildar spermier kan
reduktionsdelning (meios) inte äga rum då drönaren utvecklats från ett
obefruktat ägg som redan har hälften av kromosomerna (bild 12).
Bild 12
Vid bildningen av ägg kan omkombinationer äga rum på flera olika sätt.
Drottningen har 32 kromosomer och vid bildningen av ägg skall antalet
kromosomer reduceras till hälften. Hälften av drottningens kromosomer kommer
från hennes mor, den andra hälften från den drönare som befruktat ägget. Vid
begynnande meios lägger sig de parvis lika kromosomerna mot varandra. Bild 14.
Fördelningen mellan kromosomerna från modern och fadern är slumpvis. Det
finns över 65000 olika kombinationsmöjligheter mellan hur många kromosomer,
och vilka, som kommer från fadern respektive modern, 216. (bild 13). Möjligheten
finns att ägget bara innehåller de kromosomer som drottningen fick från sin mor
eller bara de kromosomer som hon fick från sin far! Det vanligaste är naturligtvis
att ägget kommer att innehålla kromosomer från både modern och fadern, i
varierande fördelning. Men, det finns fler möjligheter till omkombinationer
mellan arvsanlagen! Bild 15.
Bild 13
I meiosens nästa skede kopieras kromosomerna och det kommer en kort tid att
finnas 4 kromosomer i cellen (bild 14)
Bild 14
I detta skede kommer nya möjligheter till omkombinationer nämligen så kallad
crossing-over, det vill säga kromosomarna snurrar runt varandra på ett eller flera
ställen (bild 15) och byter på så sett genetiskt material. En kromosom från
modern kan alltså få en eller flera bitar från fadern!
Bild 15
Cellen delar sig nu och det uppkommer 2 celler vilka i sin tur delar sig varvid det
uppkommer 4 celler med en haploid, enkel, uppsättning kromosomer. En av
dessa celler kommer att utvecklas till äggcell. Bild 14.
Som alla säkert förstår är omkombinationsmöjligheterna enorma – 2
systerdrottningar är inte genetiskt lika! Man gör ofta felet att betrakta ett
bisamhälle som en genetisk enhet trots att ett normalt samhälle består av ett
stort antal underfamiljer, visserligen med samma mor men med olika fäder. Tänk
sedan på kombinationsmöjligheterna vad gäller fördelningen av kromosomerna
från modern respektive fadern som ingår i ägget som skall bli den nya
drottningen. Till detta kommer crossing-overeffekterna!
Könsalleler:
Hos människan bestäms könet av könskromosomer. En kvinna har dubbel
uppsättning av könskromosomen X, kvinnan är X/X, och en man har en Ykromosom i stället för en X-kromosom, mannen är X/Y. Hos biet bestäms könet
av en multipel allelserie omfattande, vad vi vet idag, minst ett 30-tal olika
könsalleler.
Är det befruktade ägget heterozygot avseende könsalleler, Xa/Xb, utvecklas det
till en hona. Om det befruktade ägget är homozygot avseende könsalleler, Xa/Xa,
skulle det ha utvecklats till en hane, en diploid drönare (en drönare med dubbel
kromosomuppsättning), vilket bina känner av och de äter upp larven så snart den
kläckts vilket resulterar i vad som brukar kallas ”skjutna yngelkakor ” det vill
säga yngelkakor med tomma celler. Är ägget Xa eller Xb, alltså ett obefruktat ägg,
utvecklas en hane, en drönare. (Bild 16-17)
Bild 16-17
Viktigt att tänka på i avelsarbetet:
En drottning som har parat sig med endast 1 drönare (1-drönarinsemination) får
en avkomma (drottningar och arbetsbin) som är supersystrar med i genomsnitt
75 % av sina gener gemensamma. Arbetsbina i detta samhälle har alla 1 könsallel
gemensam, den som kommer från drönaren som drottningen parat sig med.
Om drottningen har parat sig med drönare från 1 samhälle (insemination eller
friparning med drönare från 1 samhälle) så är avkomman (drottningar och
arbetsbin) helsyskon med i genomsnitt 50 % av sina gener gemensamma.
Maximalt kan 2 könsalleler komma från drönarsamhället.
Om drottningen har parat sig med drönare som härstammar från olika samhällen
så är avkomman (drottningar och arbetsbin) halvsyskon med 25 % av sina gener
gemensamma.
Tänk på att all form av avel är en dynamisk process, av ondo eller av godo. Har Du
köpt en ”avelsdrottning” vars samhälle Du trivs med måste Du ta hand om
materialet. Det går inte att låta samhället svärma och tro att dotterns samhälle
kommer att bli lika trevligt. Inte heller att bilda avläggare av samhället eller odla
drottningar utan att se till att drottningarna blir parade med bra drönare.
Samhällets goda egenskaper kan gå förlorade på 1-2 generationer vid friparning
med bygdens ”ohängda” drönare, ”drönare med gadd”. Parning på
rasparningsplats eller parningsplats (insemination) gör att det goda materialet
kan bibehållas.
Viktigt: Två systerdrottningar är inte genetiskt identiska.
Selektion (urval) för en egenskap kan leda till selektion mot en annan egenskap –
risk för minskad genetisk variation.
Parning på parningsstation, alternativt insemination, kan leda till en rejäl
insnävning av den genetiska variationen, dessutom risk för ett fåtal könsalleler.
Parningsstationer:
Ett vanligt förhållande på parningsstationerna är att man använder 6
systerdrottningar (döttrar efter en avelsdrottning) som drönargivare vilket låter
betryggande. Antag att varje drottning producerar 2000 – 3000 drönare. Det
motsvarar ändå bara 12000 till 18000 olika genotyper. (Jämför med att en mans
spermaportion motsvarar cirka 250 miljoner genotyper)! Fördelningen av
könsalleler blir även skev med en betydande övervikt för de könsalleler som
kommer från modern till de systerdrottningar som är drönargivare på
parningsstationen. I bästa fall blir fördelningen som på bild. 18.
Bild 18
I sämsta fall finns endast 2 könsalleler (bild.: 19). När man odlar de tänkta
systerdrottningarna kan slumpen göra att man råkar ta larver som samtliga har
en och samma av drottningens två könsalleler (Xa) och oturen att äggen
befruktats av en och samma drönare (som har könsallel Xc).
Bild 19
Bisamhället är ingen genetisk enhet vilket man ofta tror. Bisamhället består av
grupper av underfamiljer, 15-30. Hur många beror på hur många drönare
drottningen har parat sig med.
En underfamilj har samma mor och far och avkomman har i genomsnitt 75 % av
sina gener gemensamma och kallas supersystrar.
Arbetsbina i bisamhället har normalt samma mor men olika fäder (olika drönare)
som kan härstamma från samma drottning eller från olika drottningar.
Arbetsbina i de olika underfamiljerna är sinsemellan halvsyskon (de har olika
fäder) och har i genomsnitt 25 % av sina gener gemensamma. (Jämför med en
”modern” familj med flera barnkullar – olika fäder).
Men, arbetsbin med samma mor och som fäder, drönare härstammande från
samma drottning, är helsyskon med i genomsnitt 50 % av sina gener
gemensamma. (Den drönarproducerande drottningen kan jämföras med mannen
i en kärnfamilj).
En drottnings avelsvärde bedöms efter det egna samhällets/bins prestationer, Psamhället, F1-döttrarnas och om möjligt även F2-döttrarnas samhällen.
Hur utvärderar och väljer man drönarsamhällen till en parningsplats eller för
insemination? Drönarna skall härstamma från döttrar efter avelsvärda Psamhällen. Drönarna motsvarar då genetiskt arbetsbina i P-samhället. Det här är
en modell för återkorsning. Döttrar efter P-drottningen insemineras med drönare
efter föregående års döttrar efter P-drottningen. Bild.: 20
Bild 20
Insemination:
Idag kan vi inseminera med 1 drönare eller 300 drönare (bild 21). Insemination
är ingen avelsmetod – det är en teknik för att överföra sperma från drönare till
drottning.
Bild 21
Fördelar:
Spetsavel – ersätter parningsstation. (Parningsstationerna kan
ersättas av rasparningsplatser med (6) – 10 obesläktade
drönarlinjer).
Fler kombinationsmöjligheter. (Parningsstation = en kombination).
Fullständig kontroll över drottningens parning.
Låg kostnad – arbetsbesparande.
Behändigt – väderoberoende.
Långtidsförvaring av sperma (kapillärör/drottning).
Nackdelar:
Man måste veta vad man gör.
Risk för minskad genetisk variation (jämför parningsstationer).
Förhållandevis hög initialkostnad (engångskostnad).
Speciell inseminationsteknik
1-drönarinsemination.
Insemination med 300 drönare (sluten population).
Självbefruktning av drottningen.
Drottningen kan paras med sin farfar.
Långtidsförvaring av sperma.
Reinsemination av drottning.
Inavelsprojekt.
”Enslingar”.
Drönare:
Könsmogna vid 12-14 dagars ålder.
Speciella drönarramar för drönarproduktion (bild).
Drönarna skall hållas separerade och åldersskiktade.
Drönarna skall om möjligt få flyga (tömma tarmen) före insemination.
Drottningen:
Drottningodling kan starta 10 dagar efter att det finns täckt
drönaryngel (drottning och drönare är då könsmogna samtidigt).
Tillgången till fodersaft av största betydelse (se Drottningodling).
Drottningen är könsmogen vid 7 dagars ålder.
Drottningen sövs kvällen före inseminationen och buras i Apidean.
Drottningen är äggläggande efter 3-5 dagar.
Jag förespråkar inte parningsstationer av dagens modell. I min värld skall
insemination ersätta de dyra, ineffektiva och arbetskrävande
parningsstationerna. Parningsstationerna kan istället användas som
rasparningsplatser med (6)-10 obesläktade drönarlinjer av samma ras. 2-3
drönarlinjer byts varje år. Samma höga krav på dessa drönarlinjer som vanligt.
Men, det är bråttom. Nya inseminatörer måste utbildas per omgående! Det tar
många år för att få tillräcklig kompetens!
© InsemTech
Materialet får ej kopieras eller spridas utan godkännande av:
InsemTech
Bert Thrybom