|پیام ما| زنبورهای مخملی یا Bumblebee ها هرچند در بسیاری از نقاط ایران مشغول گرده افشانی و حفظ چرخه‌های زیستی‌اند، اما عمدتا در ظاهر، ویژگی‌های بوم‌شناختی و به طور خاص در ویژگی‌های ژنتیکی ناشناخته مانده‌اند. زنبورهای مخملی خویشاوند نزدیک زنبورهای عسل هستند اما اهلی نشده‌اند و در زیستگاه‌های طبیعی به صورت کلنی‌هایی با صدها زنبور زندگی می‌کنند و پشتیبان زیستی پوشش گیاهی دامنه‌ها و کوهپایه‌ها هستند. بارزترین ویژگی ظاهری این زنبورها، کرک‌های رنگین و پرپشتی است که زنبور مخملی نامش را به واسطه وجود آنها به دست آورده است؛ کتی مخملی که به زنبور اجازه می‌دهد در شرایط آب و هوایی سرد و معتدل فعالیت کند. از 250 گونه شناخته شده زنبور مخملی، حدود 30 گونه از ایران گزارش شده که اغلب در مناطق مرتفع البرز و زاگرس زندگی می‌کنند. اما به جز مشاهده ظاهری، اطلاعات بیشتری از این زنبورها نداریم؛ وضعیت تنوع زیستی و ژنتیکی این زنبورها چگونه است؟ چه ارتباطی بین جمعیت‌های مختلف گونه‌ها در ایران و در جهان برقرار است؟

یکی از فراوان‌ترین و پرتعدادترین گونه‌های زنبور مخملی، گونه Bombus terrestris است. اگر در اواخر فروردین و اردیبهشت به مناطق غیر شهری دامنه‌های البرز سفر کنید، احتمال زیادی دارد که ملکه این زنبور درشت را با رنگ‌های تند و تیز زرد و سیاه روی شکوفه‌ها ببینید که سخت مشغول جمع‌آوری گرده و شهد برای ساخت کلنی جدید هستند. به نظر می‌رسد این گونه با پراکنش بسیار گسترده‌ای و تعداد بالایی که در اوراسیا دارد وضعیت زیستی مناسبی داشته باشد اما تنوع زیستی، تنها محدود به تعداد نیست. تنوع زیستی می‌تواند از جنبه تنوع ژنتیکی و تعداد گونه‌های مختلف، چینش گونه‌ها و مقدار و ساختار هر یک از آنها سنجیده شود. تنوع ژنتیکی منشا بنیادین تنوع زیستی است و به معنی مجموع تغییرات ژنتیکی درون یک جمعیت یا جمعیت‌های مختلف است. تفاوت‌های گوناگون ریخت‌شناختی و مولکولی، نمایانگر تنوع ژنتیکی هستند.

وقتی که زنبور مخملی در طی چند سال بتواند کلنی‌ها را به زیستگاه‌های جدید منتقل کند، تازه باید بر سر منابع غذایی با زنبور عسل رقابت کند. چنین دورنمایی با در نظر گرفتن ساختار ژنتیکی فقیر گونه، زنگ خطری را برای بقای آینده این گرده‌افشان ارزشمند به خطر در می‌آورد. آینده‌ای که شاید خیلی هم دور نباشد

تفاوت در رنگ مو، پوست و چشم در انسان‌ها، تفاوت رنگ گل در گیاهان و همچنین تفاوت در پروتئین‌ها و آنزیم‌‌ها و توالی‌های دی‌ان‌ای تمام موجودات زنده، معرف تنوع ژنتیکی هستند. ژن‌ها توالی‌های نوکلئوتیدی در بخش‌هایی از مولکول دی‌ان‌ای هستند و تنوع ژنتیکی، تفاوت‌های موجود در این توالی‌ها را نشان می‌دهد. تغییر در توالی می‌تواند باعث تغییر آمینواسید‌هایی شود که توسط دی‌ان‌ای کد شده‌اند و تغییر در آمینو اسید منجر به تغییر پروتئین تولید شده توسط این آمینواسیدها می‌شود. این تغییر در نهایت ممکن است عملکردهای بیوشیمیایی و ریخت‌شناختی فرد را تحت تاثیر قرار داده و باعث تغییر در نرخ زادآوری، بقا و رفتار شود . از بین رفتن تنوع ژنتیکی عواقب احتمالی گوناگونی در بر خواهد داشت. جمعیت‌های تقلیل یافته توانایی کمی برای سازگاری با تغییرات محیطی و امکان بالاتری برای انقراض دارند از آنجا که تنوع ژنتیکی لازمه سازگاری تکاملی است و این سازگاری کلید بقای بلندمدت گونه‌ها است، حفاظت از تنوع ژنتیکی پایه بنیادی تمام تلاش‌های حفاظتی است و اولین اقدام در این راه، آگاهی از وضعیت گونه‌های مختلف است. جمع‌آوری اطلاعات زیستی و حفاظتی، به شکل نابرابری معطوف به گونه‌های پستاندار شاخص است اما تنوع زیستی، شبکه‌ای در هم تنیده از بیشمار گونه بی‌مهره و مهره‌دار و گیاه است که از بین رفتن هر یک از آنها می‌تواند زیست باقی شبکه و در نهایت حیات انسانی را به خطر بیندازد. در بین اعضای این شبکه، گرده‌افشان‌ها به دلیل نقش حیاتی که در حفظ زنجیره غذایی دارند، آرام و خاموش مشغول نگهداری از یکی از ارزشمندترین خدمات اکوسیستمی هستند و بدون دیده شدن، حیات ما در کره زمین را حفظ می‌کنند. زنبور مخملی Bombus terrestris با توجه به نقش پررنگی که در گرده‌افشانی گیاهان وحشی دارند، به عنوان گونه‌های سنگ سرطاق شناخته می‌شوند. گونه سنگ سرطاق گونه‌ای است که نقشی انحصاری در اکوسیستم دارد و فعالیت آن ساختار جامعه را تعیین می‌کند. داروین در سال 1858 و در کتاب «منشاء جانداران» ذکر کرده که گرده‌افشانی شبدر قرمز منحصرا توسط زنبورهای مخملی انجام می‌شود و در صورت از بین رفتن این جنس در بریتانیا، شبدر قرمز تماما منقرض خواهد شد. هرچند این زنبورها در جهان توجه زیادی را به خود معطوف کرده‌اند، اما جمع‌آوری اطلاعات مربوط به آنها در ایران تا همین چندی پیش، محدود به گزارش‌های گاه و بیگاه و بر مبنای شواهد ظاهری مانده بود.
اخیرا پژوهشی در قالب پایان‌نامه کارشناسی ارشد در پژوهشکده علوم محیطی دانشگاه شهید بهشتی تهران، به بررسی تنوع ژنتیکی گونه Bombus terrestris در محدوده پراکنش جغرافیایی آن در ایران و اروپا پرداخته است. این پژوهش با هدف شناسایی تنوع ژنتیکی درون گونه و رخدادهای تاریخی و جغرافیایی که به شکل‌گیری این تنوع منجر شده در گروه دکتر فراهم احمدزاده در آزمایشگاه اکولوژی مولکولی و توسط یاسمن رنجبران انجام شده است. در این تحقیق برای اولین بار در ایران خصوصیات مولکولی یک گونه از زنبورهای مخملی شناسایی و معرفی شده و با مقایسه آن با سایر جمعیت‌های گونه در جهان، تاریخ تکاملی این زنبور و عوامل دخیل در شکل‌گیری ساختار ژنتیکی آن بررسی شده است. اما شاید پیش از شرح یافته‌های این پژوهش، بهتر است ببینیم که تنوع ژنتیکی اساسا چیست؟ چگونه شکل می‌گیرد و بررسی کردن آن با چه ابزارهایی ممکن است؟
کدهای حیات
ویژگی‌های زیستی موجودات زنده و هر آنچه باعث تمایز آنها از یکدیگر می‌شود، درون رشته‌های دی‌ان‌ای در سلول‌ها کدگذاری شده است. رشته‌های دی‌ان‌ای حاوی 4 نوکلئوتید سیتوزین، تیامین، آدنین و گوانین هستند که ترکیب‌های 3 تایی از آنها دستور ساخت آمینواسیدهای مختلفی را می‌دهد و ترکیب آمینواسیدها منجر به ساخت پروتئین‌های حیاتی می‌شود. تفاوت در جای‌گیری هر کدام از این نوکلئوتیدها در رشته دی‌ان‌ای جهش نامیده می‌شود و می‌تواند باعث تغییر ویژگی‌های ظاهری و سازشی شود. جمعیت‌های مختلف یک گونه اگر در شرایط محیطی مختلف قرار بگیرند و به دلیل موانع جغرافیایی یا بوم‌شناختی از هم جدا شوند، به مرور و در طی زمانی بسیار طولانی جهش‌هایی که آنها را با شرایط محیطی خود سازگار می‌کند حفظ می‌کنند و بر اثر اختلاف ژنتیکی، می‌توانند تبدیل به دو گونه مجزا شوند. منشاء ایجاد تنوع زیستی و گونه‌زایی، همین جدایی ژنتیکی جمعیت‌های مختلف یک گونه است. این تنوع در سطح افراد یک جمعیت و یک گونه، عامل بسیار مهمی در بقای گونه و مقاومت در برابر عوامل بیماری‌زا و تغییرات محیطی است. برای بررسی ساختار ژنتیکی گونه‌ها، باید دی‌ان‌ای را از بافت موجود استخراج و با انجام فرآیند پی‌سی‌آر، قطعه یا قطعاتی از ژنوم را تکثیر کرد تا قابل خواندن شود. نهایتا آنچه در توالی‌ نهایی می‌بینیم، تعداد زیادی از 4 نوکلئوتید سازنده دی‌ان‌ای است که پشت سر هم تکرار شده‌اند. با مقایسه توالی‌های افراد مختلف در جمعیت‌های گوناگون، می‌توانیم تنوع و تفاوت ژنتیکی آنها را بسنجیم و با استفاده از الگوریتم‌های بیوانفورماتیک، مسیر تکاملی گونه را با تقریب خوبی بازسازی کنیم. یکی از شاخه‌های چنین مطالعاتی، تبارشناختی جغرافیایی است که توزیع جغرافیایی دودمان‌های مختلف گونه‌ها را تحلیل می‌کند. تبارشناختی جغرافیایی سعی در درک و روشن ساختن فرآیندهایی دارد که منجر به پراکنش سویه‌های ژنتیکی در میان و بین گونه‌های خویشاوند می‌شوند. مطالعات تبارشناختی جغرافیایی نشان می‌دهند چگونه وقایع زمین‌شناسی، تاثیرات محیط زیستی و عوامل جغرافیایی در تعامل با اکولوژی گونه و تاریخ طبیعی، تکامل را شکل می‌دهند. پژوهش مذکور در حوزه زنبور مخملی، در حوزه جغرافیای تبارشناختی گونه انجام شده و سویه‌های جمعیت‌های مختلف این گونه، در چندین جغرافیای متمایز با هم مقایسه شده است.
در جستجوی لانه زنبور
برای بازسازی تاریخ تکاملی زنبور مخملی و نسبت جمعیت‌های این گونه در ایران با سایر جمعیت‌ها، نیاز به تولید داده‌ای بود که تا پیش از این وجود نداشت. هرچند که ژن‌های مختلفی از این گونه در کشورهای دیگر توالی‌یابی شده و در بانک ژن پیدا می‌شوند، اما برای جمعیت‌های ایران چنین اطلاعاتی باید از صفر ساخته می‌شد. نمونه‌برداری از گونه در زیستگاه‌های آن در امتداد رشته کوه البرز و از استان‌های گلستان، سمنان، تهران، البرز، قزوین و گیلان انجام شد و با استخراج دی‌ان‌ای از این نمونه‌ها و تکثیر قطعه ژنی مورد نظر، امکان مقایسه جمعیت‌های مختلف فراهم شده بود. در بررسی جمعیت‌های مختلف از ایران با جمعیت‌هایی از غرب اروپا تا شرق آسیا، نتیجه غیرقابل انتظاری حاصل شد؛ تفاوت ژنتیکی در ساختار گونه بسیار اندک و تقریبا قابل چشم‌پوشی بود و می‌شد گونه را در تمام محدوده پراکنش خود از بریتانیا، فنلاند، سوئد، آلمان، ایتالیا، ترکیه، ایران، روسیه، تاجیکستان و چین متعلق به یک جمعیت در نظر گرفت! اما چنین رویدادی چگونه ممکن است و به چه معنی است؟ گونه‌ای که در جغرافیایی با این تنوع زندگی می‌کند، هیچ تنوع شاخصی بروز نداده است.
در بررسی‌های دقیق‌تر ژنتیک جمعیت و با انجام چندین آزمون روی داده‌های پژوهش، محتمل‌ترین سناریو برای شکل‌گیری چنین ساختار یکدستی، وقوع رویدادی به نام گردنه بطری در آخرین دوران یخبندان به نظر می‌رسد. رویداد گردنه بطری در بوم‌شناختی به معنی کاهش شدید تعداد افراد یک گونه و از دست رفتن مقدار قابل توجهی از تنوع ژنتیکی آن است. در چنین حالتی، افراد زیادی از گونه بر اثر وقایعی مانند تغییرات شدید آب و هوایی و محیطی و یا بیماری، از بین می‌روند. گونه در صورتی که بتواند خود را بازسازی کند، غنای ژنتیکی را تا حد زیادی از دست داده و افرادی که بعد از این رویداد به جمعیت اضافه شوند، از ذخیره ژنتیکی فقیری بهره برده‌اند چرا که بنیانگذاران جمعیت جدید، تعداد اندکی بوده‌اند. به نظر می‌رسد زنبور مخملی Bombus terrestris زمانی در حوالی آخرین دوران یخبندان در حدود 20 هزار سال پیش، به دلیل شرایط آب و هوایی دشوار، قسمت بزرگی از جمعیت خود را از دست داده و تنها تعداد کوچکی موفق شده‌اند جایی در اوراسیا دوام بیاورند. بعد از پایان دوره یخبندان و مساعد شدن شرایط جوی برای زیست و گسترش گونه، زنبور مخملی توانسته با قدرت پراکنش بالا به سرعت در سایر نقاط قاره پخش شود. اما سرعت چنین گسترشی در جمعیت، بسیار بیشتر از سرعت ژنوم برای ایجاد جهش و تنوع بوده است. گونه توانسته از گردنه بطری به سلامت عبور کند و جمعیت خود را بازسازی کند، اما حتی با وجود تعداد و پراکندگی بسیار زیاد، تنوع ژنتیکی خود را تا حد زیادی از دست داده و همین موضوع، می‌تواند باعث آسیب‌پذیری گونه شود. چنین ساختاری در صورت بروز بیماری‌های اپیدمیک و شرایط متغیر آب و هوایی به شدت ضعیف خواهد بود و ممکن است به سرعت تا لبه انقراض پیش برود.

برای بازسازی تاریخ تکاملی زنبور مخملی و نسبت جمعیت‌های این گونه در ایران با سایر جمعیت‌ها، نیاز به تولید داده‌ای بود که تا پیش از این وجود نداشت. هرچند که ژن‌های مختلفی از این گونه در کشورهای دیگر توالی‌یابی شده و در بانک ژن پیدا می‌شوند، اما برای جمعیت‌های ایران چنین اطلاعاتی باید از صفر ساخته می‌شد

در این مطالعه تلاش شد تا با استفاده از داده‌های اقلیمی حال حاضر و گمانه‌زنی‌های مربوط به گذشته و آینده، سرنوشت گستره پراکنش گونه در زیستگاه‌های طبیعی‌اش تخمین زده شود. به نظر می‌رسد با گرم شدن کره زمین، زیستگاه‌های گونه به مناطق مرتفع‌تر محدود خواهند شد و زنبور مخملی مجبور می‌شود به سرعت خود را با این شرایط تطبیق دهد و به ارتفاعات بالاتر منتقل شود. یکی از عوامل تهدیدکننده این زنبور، رقابت آن با زنبور عسل بر سر اشغال زیستگاه‌های مطلوب جدید خواهد بود. منتقل شدن پوشش گیاهی و تغذیه‌ای مناسب به ارتفاعات بالاتر و همچنین تغییر در چرخه گلدهی گیاهان به دلیل گرم شدن هوا، می‌تواند زنبور مخملی را در بعضی نقاط محدود و حذف کند چرا که سرعت این تغییرات، احتمالا بیشتر از سرعت انطباق گونه است. اما زنبور عسل برای جابه‌جا شدن به زیستگاه‌های جدید در زمان مناسب متکی به توانایی‌های تکاملی نیست و به سرعت توسط انسان جابه‌جا می‌شود. وقتی که زنبور مخملی در طی چند سال بتواند کلنی‌ها را به زیستگاه‌های جدید منتقل کند، تازه باید بر سر منابع غذایی با زنبور عسل رقابت کند. چنین دورنمایی با در نظر گرفتن ساختار ژنتیکی فقیر گونه، زنگ خطری را برای بقای آینده این گرده‌افشان ارزشمند به خطر در می‌آورد. آینده‌ای که شاید خیلی هم دور نباشد.