Королева или рабочий? Гибкость между ролями полагается всего на несколько генов

Исследователи из Бристольского университета, Института Babraham (Кембридж, Великобритания) и Центр Геномного Регулирования (Барселона, Испания) проанализировали отдельные мозги осы и муравья от королев и рабочих обеих разновидностей, чтобы видеть, могли ли бы кастовые различия быть объяснены изменениями в том, как геном ‘прочитан’ и отрегулирован.Как издано в последней проблеме PNAS, две разновидности показали намного больше, чем медоносные пчелы о том, как королева и касты рабочего развиваются у обществ насекомых.

Доктор Сейриэн Самнер, ведущий автор на бумаге и старший лектор в Бристольском университете, объясняют: «В отличие от медоносных пчел, которые как личинки обречены безвозвратно быть королевой или рабочим, бумажные осы и муравьи динозавра в состоянии переключить роль от рабочего королеве в любом пункте в их жизни. Эта гибкость, как думают, представляет первые стадии кастовой эволюции, когда самые простые общества формируются».Куинс и рабочие бумажных ос и муравьев динозавра выглядят идентичными.

Только, наблюдая поведения насекомых и социальные взаимодействия исследователи смогли определить свои роли. Чтобы сделать это, исследователи оснастили насекомых крошечными пятнами краски или идентификационными бирками, чтобы изучить насекомых в их окружающих средах.

Сравнение молекулярных различий между королевами и рабочими обеих разновидностей было удивительно. «Мы сочли очень немного различий в экспрессии гена и гене функциональной специализацией между королевами и рабочими и у муравья и у осы», сказал доктор Соленн Паталано из Программы Эпигенетики в Институте Babraham и ведущем авторе на бумаге. «В обоих меньше чем один процент генома показал заметные различия в уровнях экспрессии. Это было неожиданно, поскольку много сотен генов вовлечены в дифференцирующихся королев и рабочих у медоносной пчелы».Вместо этого авторы нашли, что касты были дифференцированы тонкими, но неслучайными мерами генных сетей. «Это предполагает, что нет никакого единственного основного гена, регулирующего кастовое дифференцирование в этих простых обществах, и что гены для простого социального поведения действуют в связанных сетях, включающих много генов небольшого эффекта», объяснил доктор Самнер.Авторы также смотрели на то, могли ли бы эпигенетические модификации к ДНК (ДНК methylation) регулировать эти тонкие генные сети. «Удивительно, мы не нашли доказательств, что королеву – и определенная для рабочего экспрессия гена вела ДНК methylation, и более широко геномы муравья и осы испытывают недостаток в сильных эпигенетических подписях». сказал доктор Паталано. «Мы предполагаем, что это отсутствие молекулярного обязательства сохраняет геном открытым и отзывчивым, облегчая поведенческую пластичность, которую мы видим в этих разновидностях».

«Как часть этого исследования мы также действительно счастливы издать первую последовательность генома для социальной осы!» Доктор Самнер добавил. «Последовательности генома существуют для одиннадцати видов муравьев и трех видов пчел. Упорядочивание первого генома осы заканчивает трио социального Hymenoptera (пчелы, осы и муравьи), давая нам более уравновешенное понимание молекулярного основания общительности у насекомых, и открывает захватывающие новые пути исследования несколько заброшенной группы насекомых».Профессор Уолф Рейк, Заголовок Программы Эпигенетики в Институте Babraham, связал способность в Институте Wellcome Trust Sanger и ведущем авторе на бумаге, сказал: «Мы взволнованы обнаружением молекулярных механизмов, которые у этих ос и муравьев позволяют легкое переключение между рабочими и королевами.

Есть некоторые применения этих принципов к человеческим стволовым клеткам, чтобы сделать их большим количеством пластмассы, потенциально приводя к лучшим методам лечения стволовой клетки в будущем».«Работа иллюстрирует уместность геномных подходов, включая геном и упорядочивающий транскриптом, чтобы понять поведение животных.

Они помогают раскрыть генетическое основание, лежащее в основе поведенческих черт». добавленный профессор Родерик Гуиго, координатор Программы Биоинформатики и Геномики в Центре Геномного Регулирования в Барселоне, Испания.


Блог Ислама Уразова