Medonosna pčela (Apis mellifera) je jedan od najvažnijih oprašivača medonosnog bilja i osnovni znanstveno - istraživački model za različita područja, posebice poljoprivredna i biomedicinska znanstvena istraži­vanja. Utvrđivanjem i sekvenciranjem cjelokupnog pčelinjeg genoma dobiveni su zanimljivi i iznena­đujući rezultati koji vode prema unaprjeđenju i do­brobiti pčelarstva, poljodjelstva, ekologije i biološ­kih istraživanja, te zdravlja ljudi. Također, smatra se da će doprinjeti lakšem suzbijanju pčelinjih bolesti i boljem razumijevanju pčelinjeg načina života i so­cijalnog ponašanja. O projektu utvrđivanja pčelinjeg genoma i njegovim rezultatima pisano je u Hrvatskoj pčeli 126, 2, 2007. godine u članku pod naslovom "Pčele opet iznenađuju". Uglavnom, utvrđeno je da genom medonosne pčele pokazuje više sličnosti s genomom kralježnjaka, nego s genomima drugih ku­kaca. Ta sličnost se najviše uočava s obzirom na cir­kadični ritam (ciklična izmjena dana i noći, te potreba za mirovanjem) i biološke procese uključene u regu­laciju gena, odnosno isključivanje jednog i uključiva­nje drugog gena. Pčele imaju izrazito dobro razvijen komunikacijski sustav, dobro organiziranu obranu i obavljanje različitih poslova poput složenog proce­sa gradnje saća, te posebnu osobinu žrtvovanja za druge članove zajednice. Također, pokazuju visoki stupanj socijalne povezanosti i njihova aktivnost uvelike ovisi o sposobnosti prepoznavanja socijalnih znakova. Utvrđivanjem nekoliko dobro definiranih nizova socijalnih znakova čini neobično prilagodljiv eksperimentalni sustav koji bi se mogao koristiti za proučavanje mentalnog zdravlja ljudi, te nekih bo­lesti poput autizma. Pčele je moguće koristiti i kao indikatore okolišnog zagađenja. Radilice sakupljaju hranu s cvjetova biljaka i pri tome koriste sofistici­rane spoznajne sposobnosti maksimaliziranja saku­pljačkog uspjeha. Dokazana je njihova sposobnost asocijativnog učenja (boja, oblik, pronalaženje lo­kacije bogate hranom) i raspoznavanja apstraktnih koncepata (slično, različito), te sposobnost korište­nja vizualnog stimulansa pri pronalaženju pravog puta. Pčelinja matica i radilice imaju isti genotip, ali matice ipak puno duže žive, pa bi utvrđivanjem svih različito ispoljenih gena odgovornih za dužinu života mogli koristiti za proučavanje starenja lju­di. Zaključeno je i da je genom medanasne pčele evoluirao mnogo sporije od genoma ostalih kukaca (npr. vinske mušice i komarca malaričara). Jedna od posljedica tog sporijeg evolucijskog napretka je činjenica da pčelinji genom sadrži pojedine gene koji su tijekom vremena izgubljeni u genomu sisa­vaca i nekih kukaca koji su brže evoluirali.

Pitanje je da li se to dogodilo zbog socijalnog nači­na života pčela? Na to pitanje možemo odgovoriti samo utvrđivanjem i uspoređivanjem redoslijeda nukleinskih kiselina u genomu više različitih vrsta. "Sekvenciranje genoma" je raščlanjivanje pojedi­nih gena, odnosno osnovnih jedinica nasljeđa i nji­hovo kartiranje. Rezultati analiziranja nukleotidnog slijeda nekog genoma nas odvode dalje od karak­terizacije pojedinih gena sve do globalnog pogleda na organizaciju i genski sadržaj čitavih genoma. Takav pristup istraživanjima može doprinjeti iden­tifikaciji svih gena u proučavanom organizmu, koji tada postaju pristupačni za istraživanje njihove strukture i funkcije. Funkcija DNK (deoksiribonu­kleinska kiselina, tzv. "jedinstveni životni rječnik") je da služi kao predložak za stvaranje informaci­ja glasničkoj RNK (ribonukleinska kiselina) koja ih prenosi do ribosoma (dio stanice) gdje se koriste za slaganje redoslijeda aminokiselina povezivanjem kojih dolazi do proizvodnje specifičnih bjelančevi­na. Odnosno, genetski kod je niz pravila po kojima DNK određuje redoslijed slaganja aminokiselina čijim spajanjem nastaju specifične bjelančevine. Utvrđivanje broja i redoslijeda specifičnih parova baza u lancu DNK omogućuje znanstvenicima ne samo olakšana istraživanje, već i izradu specifičnih genetskih kodova za pojedine organizme. Parovi baza se uobičajeno prikazuju velikim slovima koja su nanizana jedno do drugog i predstavljaju po­znati dio genoma.

Većina dosad napisanog teksta prikazuje od prije poznate informacije, no tu nije kraj jer to bi značilo da smo "zapeli" i svi procesi ovise samo o DNK s kojom smo rođeni. Dalje ćemo nastaviti s ep i­genetikom koja je uključena u nastajanje širokog spektra bolesti uključujući kancerogene, respi­ratorne, kardiovaskularne, autoimune i neurološ­ke bolesti, te poremećaje u ponašanju. Poznati i mogući uzroci nastanka tih stanja uz procese epi­genetike su utjecaji iz okoliša, a ideja da vanjski čimbenici imaju utjecaj na genetiku je osnova za razumjevanje tog područja. Sama riječ epigenetika označava "dodatne promjene u genetskoj sekven­ci", tj. pojam uključuje sve procese koji dovode do mijenjanja aktivnosti gena bez promjene DNK, te nastajanja modifikacija koje mogu naslijediti stani­ce kćeri. Neke od epigenetskih promjena mogu biti reverzibilne naravi. Najvažniji i najviše proučavani epigenetički proces naziva se metilacija, odnosno pojava dodavanja metiine grupe DNK molekuli. Taj proces može interferirati s posljedičnom tran­skripcijom (prepisivanjem), ali ne može promjeniti genomsku sekvencu. Osim mogućnosti da pore­mećaj mogu nasljediti stanice kćeri može doći i do nenormalnog rasta tkiva i prekomjerenog rasta unutarnjih organa. Taj proces je bitan u staničnoj obrani od RNK virusa i/ili transpozona (sljedovi nu­kleotida koji mogu mjenjati lokaciju unutar geno­ma) od kojih se može formirati dvostruka RNK koja može biti mutagena za genom domaćina. Metiliza­cijom nekih lokacija u njihovom genomu funkcije tih gena se isključuju i više nisu aktivni u stanici i na taj način štite genom domaćina od mutagenog djelo­vanja. Takvi epigenetički procesi su prirodni i nužni za funkcioniranje mnogih organizama, ali ukoliko se pojavljuju u nepraviinim razmacima mogu ima­ti negativan učinak na zdravlje i ponašanje. Važna regulatorna uloga metiliranja DNK predstavlja se pojmom "genomski utisak" koji kontrolira ispolja­vanje nekih gena i ima ključnu ulogu u razlikovanju majčinih i očevih alela (inačica istog9, gena) utisnu­tih gena. Nakon oplodnje metilirani roditeljski alel ostaje transkripcijski neaktivan, a nemetilirani alel majke se ispoljava kod potomstva.

Što se događa u pčela? U pčela je podrijeklo oca (truta) bitno na nekoliko načina od kojih je najbitnija raznolikost koja doprinosi produktiv­nosti i vitalnosti pčelinje zajednice. Raznolikost se postiže pojavom osjemenjivanja pčelinje ma­tice spermom više trutova. Spermiji se pohra­njuju najprije u jajnicima, a zatim ulaze u sper­moteku (sjemeni mjehurić) matice i koriste se za oplodnju jajašca čitavog života matice. Zatim, dokazano je da neki utisni geni imaju važnu ulo­gu u socijalnom ponašanju, posebno s obzirom na njegu legla. Iz navedenih razloga epigenetiku se ne smije ignorirati prilikom uzgoja pčela, kao ni prilikom znanstvenih istraživanja povezanih s genetikom pčela.

Pojava nazvana "stišavanje gena" je trenutačno jedna od top tema u znanosti. Općenito se koristi pri isključivanju gena mehanizmima različitim od genetske modifikacije, a povezani su s epigene­tikom, odnosno regulacijom gena kroz djelovanje okolišnih čimbenika. Gen koji bi u normalnim okol­nostima bio ispaljen je u genskom stišavanju nužno isključen, a glavni uzrok tome je RNK interferencija (RNKi = raspadanje glasničke RNK kratkim kom­plementarnim molekulama RNK). Protusmislena RNK ili jednolančana DNK se spaja s normalnom glasničkom RNK što blokira prepisivanje u bje­lančevinu, te dolazi do razgradnje glasničke RNK. Sposobnost stišavanja gena donosi puno novih mogućnosti u svim područjima genetičkih istra­živanja. RNK interferencija je sastavni dio imuno­snog odgovora na infekciju virusi ma ili na ubaciva­nje stranog genetičkog materijala. Virusi proizvode svoju vlastitu glasničku RNK koja otima domaćino­vu stanicu koristeći njene stanične mehanizme za vlastito umnažanje. Ukoliko dođe do interferencije s RNK domaćina, virusna više ne može obavljati svoju funkciju. Virusni genom je jednostavniji i kra­ći, te je jednostavnije sekvencirati njegovu DNK, a to se može iskoristiti za izbacivanje pojedinih dje­lova genoma odgovornih za njegovu patogenost i za proizvodnju ljekava za preveniranje i liječenje virusnih bolesti. RNK interferenciju bi se moglo ko­ristiti u otkrivanju antiviralne strategije u pčela i za istraživanje njene uloge pri zaražavanju.

Uglavnom, RNK interferencija je novi dostupni alat za znanstvena istraživanja u područjima biologije i patologije pčela, a otkriven je kao jedna od po­sljedica utvrđivanja genoma medonosne pčele. Ta nova molekularna metoda obećava veliku pomoć u dijagnosticiranju i suzbijanju pčelinjih bolesti, te otkrivanju načina djelovanja pojedinih patogenih uzročnika u organizmu pčele. Nadajmo se da je tako!