«Карьеру» социальных насекомых определила сеть генов

Группа испанских и британских биологов обнаружили механизм, определяющий смену ролей (рабочие особи или королева) у социальных насекомых. Исследование проводилось на динозавровых муравьях (Dinoponera quadriceps) и красных бумажных осах (Polistes canadensis). Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Science.

На первом этапе работы ученые прочитали геном этих двух видов насекомых и получили, таким образом, референтную последовательность для дальнейшего анализа. Затем из мозга рабочих особей и королев выделяли и секвенировали РНК, — это позволило авторам увидеть различия в активности генов в зависимости от социального статуса животного в колонии. Ученые также определили расположение в геноме насекомых эпигенетических меток (метилирования), которые контролируют распределение активных и «спящих» участков в геноме.

Вопреки ожиданиям, оказалось, что у рабочих особей и королев по-разному экспрессируются менее одного процента генома. Различия в метилировании ДНК оказались и того меньше. Таким образом, переход в ту или иную социальную роль определялся тонкими взаимодействиями многих генов. «Одного гена, отвечающего за переключение ролей нет, но есть сеть взаимосвязанных между собой генов, каждый из которых оказывает небольшое влияние на переход из одной роли в другую», — объясняет доктор Самнер, ведущий автор статьи.
Особенностью исследованных муравьев и ос является пластичность их фенотипа, то есть индивидуальные особи могут менять свою роль в колонии уже во взрослом возрасте. Именно с этим авторы статьи связывают отсутствие жестких эпигенетических различий между рабочими особями и королевами. В этом отличие исследованных животных от медоносных пчел, у которых роли рабочей пчелы и матки предопределены от рождения и в течение жизни не меняются. Ученые полагают, что подобные исследования генома и эпигенома насекомых могут помочь в определении механизмов, лежащих в основе их врожденного поведения.