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Declino delle api: una preoccupazione crescente per la pollinazione

Le popolazioni di bombi stanno calando, mettendo a rischio le piante selvatiche e l'agricoltura.

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Crisi della popolazioneCrisi della popolazionedi bombil'agricoltura.minaccia gli ecosistemi eIl calo delle popolazioni di bombi
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Le bombi sono Impollinatori importanti nelle regioni temperate. Aiutano molte piante a riprodursi spostando il polline tra i fiori. Ci sono molti tipi diversi di bombi, e si trovano in vari ecosistemi in Europa, Nord America e Asia. Purtroppo, molte popolazioni di bombi stanno diminuendo, e questo trend si vede in tutto il mondo. Se continua, può danneggiare sia le piante selvatiche che le colture agricole, che dipendono da queste api per l'impollinazione.

Cause del Declino delle Bombe

Il calo del numero di bombi è dovuto a diversi fattori. Le attività umane hanno introdotto parassiti e malattie che colpiscono i bombi. I cambiamenti climatici, l'uso di sostanze chimiche in agricoltura e i cambiamenti nell'uso del suolo hanno avuto un grande impatto sulle loro popolazioni. L'urbanizzazione e l'agricoltura intensiva portano via le aree naturali dove i bombi si nutrono e nidificano. Questo porta a meno movimento e mescolanza delle popolazioni di bombi, rendendo più difficile per loro prosperare.

Molti studi hanno esaminato le ragioni dietro a questi cali. Alcune specie di bombi sono più colpite di altre. Capire come l'attività umana influisce sulla salute dei bombi è fondamentale per trovare modi per proteggerli.

L'Impatto della Frammentazione dell'habitat

Quando gli habitat dei bombi diventano frammentati, può portare a seri problemi biologici. Piccole e isolate popolazioni perdono Diversità genetica. Questo può renderle meno adatte e meno in grado di adattarsi ai cambiamenti dell'ambiente. I bombi hanno tratti specifici che li mettono a maggior rischio. Hanno una composizione genetica unica che rende le loro popolazioni più piccole rispetto ad altre specie. Con meno coppie riproduttive, c’è una maggiore possibilità di incesto, che può portare a popolazioni più deboli.

Nonostante si sappia di queste vulnerabilità, gli studi sulla genetica dei bombi hanno spesso utilizzato solo alcuni marcatori genetici. Questo rende difficile avere un quadro chiaro delle loro strutture di popolazione. Alcune specie mostrano forti differenze genetiche, altre no. Servono studi più approfonditi per capire i fattori che guidano queste differenze.

Analizzando i Genomi dei Bombi

Per colmare le lacune nella conoscenza attuale, è stato condotto uno studio su due specie comuni di bombi in Europa: Bombus pascuorum e Bombus lapidarius. Queste api sono abbondanti e svolgono ruoli cruciali nell'impollinazione. Una specie, Bombus pascuorum, ha molte forme di colore diverse nel suo raggio d'azione, mostrando come si adatta a diversi ambienti. L'altra specie, Bombus lapidarius, può prosperare in vari habitat, comprese le aree urbane.

Entrambe le specie hanno mostrato strutture di popolazione complesse, che possono differire significativamente in base alle località geografiche. Questo evidenzia come gli ambienti locali impattino le popolazioni di bombi e la loro composizione genetica.

Metodologia dello Studio

Lo studio ha raccolto bombi da vari luoghi nel sud della Norvegia, sud della Svezia, Danimarca e nord della Germania. Sono stati analizzati diversi tipi di bombi per capire la loro struttura genetica. I ricercatori hanno utilizzato il sequenziamento dell'intero genoma, un metodo potente per esaminare il materiale genetico completo delle api.

Analizzando milioni di sequenze di DNA, i ricercatori sono stati in grado di identificare modelli nelle strutture genetiche dei bombi. Hanno raccolto una grande quantità di dati genomici e li hanno filtrati per garantire accuratezza. Questi dati sono stati poi utilizzati per studiare come le diverse popolazioni si relazionano tra loro.

Risultati sulla Struttura della Popolazione

L'analisi ha rivelato strutture di popolazione distinte in entrambe le specie di bombi. Per Bombus lapidarius, lo studio ha identificato tre gruppi principali basati su dati genetici. Questi gruppi corrispondevano a diverse aree geografiche: Norvegia e Svezia settentrionale, le regioni di Jutland e Funen in Danimarca, e Germania settentrionale.

Per Bombus pascuorum, sono stati identificati più cluster, con campioni norvegesi e svedesi che formavano un gruppo e campioni danesi e tedeschi distinti l'uno dall'altro. Le differenze nella struttura della popolazione suggeriscono che barriere naturali, come gli oceani, e attività umane, come l'agricoltura, influenzano come questi bombi sono distribuiti.

Diversità Genetica e Inbreeding

I ricercatori hanno esaminato da vicino la diversità genetica e l'inbreeding in entrambe le specie di bombi. È stato trovato che i livelli di diversità genetica variavano tra le popolazioni. Alcuni cluster di bombi mostrano una minore diversità genetica, il che può essere preoccupante. Bassa diversità genetica rende una popolazione meno resiliente ai cambiamenti ambientali e aumenta il rischio di inbreeding.

In Bombus lapidarius, il gruppo di Norvegia e Svezia ha mostrato un profilo genetico migliore. Aveva una maggiore diversità genetica rispetto ad alcune popolazioni danesi e tedesche. Pattern simili sono stati osservati in Bombus pascuorum, indicando che alcune popolazioni specifiche sono in maggiore pericolo.

Region Genomiche di Interesse

Lo studio ha anche trovato alcune regioni genomiche che sembrano essere più diverse. Queste regioni potrebbero essere importanti per l'adattamento locale, il che significa che alcune api potrebbero evolversi in risposta ai loro specifici ambienti. Questo potrebbe portare a differenze su quanto bene le popolazioni possono sopravvivere in condizioni che cambiano.

Per Bombus pascuorum, risultati particolarmente interessanti erano legati a grandi sezioni di DNA che mostrano livelli di divergenza maggiori tra le popolazioni. Queste aree potrebbero giocare un ruolo in come questi bombi si adattano a diversi habitat.

Implicazioni per la Conservazione

I risultati di questo studio evidenziano alcuni punti importanti per gli sforzi di conservazione. Prima di tutto, la crescente struttura della popolazione osservata in questi bombi suggerisce che molte regioni in Europa potrebbero avere popolazioni isolate che non interagiscono tra loro. Questo rende essenziale proteggere non solo le specie stesse, ma anche gli habitat specifici che occupano.

Inoltre, lo studio indica che le popolazioni di bombi sono abbastanza diverse tra loro. Le strategie di conservazione devono considerare queste differenze per proteggere efficacemente ogni specie e i loro habitat.

Direzioni Future

Per capire meglio e supportare le popolazioni di bombi, è necessaria più ricerca. Monitorare la diversità genetica e le strutture della popolazione nel tempo aiuterà a identificare cambiamenti nella salute dei bombi. Man mano che i paesaggi continuano a cambiare, capire come queste api si adattano sarà fondamentale per la conservazione.

Continueranno gli studi in diverse regioni e tra altre specie di bombi per aiutare a dipingere un quadro più completo su come mantenere questi impollinatori essenziali. Focalizzandosi sulla loro genetica e adattamenti ambientali, i conservazionisti possono ideare migliori strategie di gestione per i bombi e gli ecosistemi che supportano.

Conclusione

I bombi svolgono un ruolo vitale nei nostri ecosistemi come impollinatori, e il loro calo è una preoccupazione significativa. Comprendere le ragioni dietro a questi cali, le strutture genetiche delle diverse popolazioni e la loro adattabilità ai cambiamenti ambientali è fondamentale per la loro conservazione. I risultati dello studio enfatizzano l'importanza di proteggere habitat diversi e riconoscere la composizione genetica unica delle popolazioni di bombi in diverse aree geografiche. Agendo per conservare sia i bombi che i loro ambienti, possiamo contribuire a garantire la salute dei nostri ecosistemi per le generazioni future.

Fonte originale

Titolo: Distinct genome architecture underlies fine-scale population differentiation in two common European bumblebees (Bombus pascuorum and Bombus lapidarius)

Estratto: Bumblebees are keystone pollinators which facilitate the reproduction of a wide range of wild and agricultural plants. Their abundance and diversity have been severely reduced by anthropogenic stressors such as land-use change and widespread habitat fragmentation. However, we lack a comprehensive understanding of bumblebee population structure and local adaptation in response to human-altered landscapes. We here discover surprisingly fine-scaled population structure (e.g. [~]300km) within two widely occurring bumblebee species, Bombus lapidarius and Bombus pascuorum, by analysing whole genome data of 106 specimens from 7 sites in Northern Europe. Our sample range encompasses a mosaic of land-use types with varying levels of habitat fragmentation and natural oceanic barriers. While the observed population structure is largely associated with reduced gene flow across natural barriers, we also detect significant divergence between populations sampled from more fragmented, agricultural landscapes. Furthermore, we identify species-specific patterns of population structure which are underpinned by distinct genomic architecture. Whereas genetic divergence in B. lapidarius is spread relatively evenly across the genome, divergence in B. pascuorum is concentrated within several megabase-sized genomic regions with significantly elevated differentiation - including a putative chromosomal inversion - which may underlie well-known colour polymorphisms across its range. Our observations reveal unexpectedly high levels of inter- and intraspecific genomic diversity within the bumblebee genus, and highlight the necessity of increasing our understanding of bumblebee population structure and connectivity to design optimal bumblebee conservation strategies. Significance statementAnthropogenic stressors such as habitat fragmentation have severe impacts on bumblebee abundance and diversity, yet little is known about how bumblebee populations are structured in human-altered landscapes. We analyse whole-genome data from two common bumblebee species (Bombus lapidarius and Bombus pascuorum) across Northern Europe to uncover species-specific patterns of spatial population differentiation and local adaptation, including a chromosomal rearrangement in B. pascuorum. Importantly, our results imply that many of the fragmented bumblebee habitats in Europe comprise locally distinct populations with limited gene flow in between. These findings are therefore of major importance for our overall understanding of bumblebee genomic variation, connectivity and adaptation, offering fundamental insights that are required to effectively mitigate the effects of human activities on wild bee biodiversity.

Autori: Lauren Cobb, M. Sydenham, A. Nielsen, B. Star

Ultimo aggiornamento: 2024-05-13 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.09.593344

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.09.593344.full.pdf

Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia biorxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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