ウイルスが引き起こす複数の病気に対するミツバチの応答に関わる中核的な遺伝子群の発見は、科学者や養蜂家が、ストレスに対する耐性の高いミツバチを育種する助けとなる可能性がある。
「過去10年間、主に真菌やウイルスなどの病原体の影響により、北半球全域でミツバチの個体群は深刻かつ継続的な減少を経験してきました」と、エクセター大学の博士研究員、ヴィンセント・ダブレ氏は述べる。「私たちが特定した遺伝子は、こうした病原体に耐性を持つミツバチ系統を作出する新たな可能性をもたらします。」
DNAシーケンシングの近年の進歩を受け、病原体に対するミツバチの応答に関わる遺伝子について数多くの研究が行われてきた。しかし、これまで、膨大なデータは扱いにくく、研究ごとのばらつきも大きかったため、ミツバチの免疫に共通する全体的なパターンを明らかにできていなかった。
「ミツバチがウイルスや寄生虫にどう応答するかを理解するためにゲノム解析を用いた研究は数多くありますが、研究間の比較が難しく、ミツバチがストレス要因に対抗するのを助ける中核遺伝子や経路を見つけることが困難でした」と、ペンシルベニア州立大学の昆虫学教授、クリスティーナ・グロジンガー氏は述べる。
「私たちのチームは、新たなバイオインフォマティクスツールを開発しました。これにより、19種類のゲノムデータセットの情報を統合し、ミツバチの病気への応答に関わる主要な遺伝子を特定できました。」
具体的には、研究者らは「方向性ランク積解析」と呼ばれる新たな統計手法を開発した。この手法により、各データセット内で他の遺伝子より強く発現している遺伝子だけではなく、19のデータセットを通じて同様の発現を示した遺伝子を特定できる。
その研究成果は、BMC Genomics誌に掲載され、同様の発現を示した遺伝子には、病原体による組織損傷への応答を担うタンパク質をコードする遺伝子や、食物由来の炭水化物の代謝に関わる酵素をコードする遺伝子などが含まれることが示された。炭水化物代謝の低下は、感染が生物個体にもたらす負担を示している可能性がある。
「ミツバチは病原体の種類ごとにまったく異なる方法で応答すると考えられていましたが、実際には、主要な病原体からの攻撃を受けると、主に中核的な遺伝子群の働きを活性化または抑制して対応することが分かりました」と、ドイツ統合生物多様性研究センターの動物学教授、ロバート・パクストン氏は述べる。「病原体がミツバチという宿主をどのような生理学的メカニズムで克服するのか、またミツバチがどう対抗できるのかを、これから解明できます。」
この研究成果の意義はミツバチにとどまらない。中核遺伝子は保存された経路の一部であり、昆虫の進化の過程を通じて維持されてきたため、他の昆虫にも共有されている。したがって、これらの遺伝子は、マルハナバチなど他の昆虫と病原体との相互作用を理解するうえで重要な知見をもたらす。また、アブラムシや特定のガなどの害虫を病原体で防除する方法にも役立つ。
「この解析は、昆虫と病原体の相互作用を支えるメカニズムについて、これまでにない知見をもたらします」とダブレ氏は述べる。「今回の解析で、今後の機能研究、よりストレス耐性の高いミツバチ系統の育種、新たなミツバチの病気の防除に役立つと考えられる遺伝子の一覧を作成しました。」
ドイツのライプツィヒにあるドイツ統合生物多様性研究センター（iDiv）が、この研究を支援した。
