Исследователи изменили размер ряда Флоридских муравьев путем химического изменения их ДНК, а не путем изменения ее закодированной информации. Работа является последней трансгрессией от области, известной как эпигенетика, и может помочь объяснить, как насекомые — несмотря на их высокую степень генетического подобия — превращаются в различные варианты рабочих, необходимых в колонии.
Это открытие “выходит на поле стремительно вперед”, говорит энтомолог Эндрю Суарес из Университета Иллинойса, Равнины Урбаны, кто не был связан с исследованием. “Это обеспечивает лучшее понимание того, как гены взаимодействуют с окружающей средой для генерации разнообразия”.Гнезда муравья осваивают разделение труда. Королева проводит свое время, качая яйца, и рабочие, которые являются генетически подобными сестрами, выполняют все другие рабочие места, необходимые для хранения колонии процветающей, такой как охрана за молодой, собирающейся едой и раскопки тоннелей. Рабочие во многих видах муравьев специализируются еще больше, формируя так называемые подкасты, выглядящие по-другому и имеющие различные роли.
У Флоридских муравьев плотника (Camponotus floridanus), например, рабочие склонны попадать в две группы. Незначительные рабочие, которые могут быть меньше чем 6 мм длиной, воспитывают молодежь и фураж для еды.
Крупные рабочие, которые могут быть почти вдвое более длинными, используют большие челюсти для защиты колонии от хищников.Бригада из университета Макгилла в Монреале, Канада, подозревала, что механизм включает метилирование ДНК: добавление химиката к ДНК.
Последовательные и другие методы генома предлагают, чтобы эти физические различия обычно не происходили от генетических различий между отдельными муравьями. Вместо этого помощь факторов окружающей среды заставляют рабочих становиться крупными фирмами или младшими — в частности, сумма еды и потворства, которое получают молодые муравьи.
Но как эти факторы изменяют размер муравьев?Для испытания их идеи исследователи дозировали Флоридские личинки муравья плотника с составами, способствующими или обуздывающими метилирование всюду по геному. Клетки, как правило, используют метилирование ДНК для закрытия деятельности определенных генов, и прошлые исследования предположили, что это изменяет рост в общественных насекомых. Исследователи нашли, например, что сокращение суммы метилирования ДНК у пчел, которые тесно связаны с муравьями и имеют подобную общественную организацию, побуждает личинки превращаться в королев. “Мы обеспечили биологический механизм, который может объяснить, что различие” между крупными и незначительными рабочими, говорит Себастьян Альварадо, ведущий автор на бумаге, который является теперь в Стэнфордском университете в Пало-Альто, Калифорния.
Для испытания их идеи Альварадо и коллеги дозировали Флоридские личинки муравья плотника с составами, способствующими или обуздывающими метилирование всюду по геному. Сумма метилирования определила взрослый размер рабочих, исследователи сообщают онлайн сегодня по своей природе о Коммуникациях. Увеличенное метилирование всюду по геному привело к более незначительным рабочим и уменьшило метилирование, приведшее к большему количеству крупных фирм. “Мы обеспечили биологический механизм, который может объяснить, что различие” между крупными и незначительными рабочими, заявляет Альварадо.
Затем, исследователи хотели прибить, какие гены диктуют размер муравьев. Они измерили деятельность нескольких управляющих ростом генов и нашли, что тот, деятельность которого увеличилась больше всего в незначительных рабочих, был рецептором эпидермального фактора роста (EGFR), предполагая, что это было ответственно за их утонченность. Конечно же, исследователи нашли, что блокирование EGFR с препаратом производит более крупных рабочих.
Но связь между метилированием и размером рабочего более сложна, чем это сначала казалось, бригада, обнаруженная после измерения суммы метилирования на EGFR. Увеличение метилирования всюду по геному привели к уменьшенному метилированию EGFR, приведение к увеличенной деятельности EGFR и меньшим рабочим. Напротив, сокращение метилирования в целом вызвало увеличенное метилирование EGFR и породило более крупных рабочих.
Исследователи выдвигают гипотезу, что сумма еды или заботится, что личинка муравья получает, влияет на полную сумму метилирования в ее геноме. В свою очередь тот уровень определяет деятельность определенных генов, управляющих метилированием EGFR, помогающим установить образец роста личинки.Крупные и незначительные рабочие не просто выглядят по-другому — они также ведут себя по-другому; незначительные рабочие являются nurturers и поставщиками, тогда как крупные рабочие являются главными нарушителями. “Было бы интересно видеть, изменяет ли изменение в метилировании ДНК также их поведение”, заявляет Альварадо. Он и его коллеги теперь пытаются понять это.
*Исправление, 11 марта, 12:59: Эта история была обновлена для отражения факта, что некоторые авторы на исследовательской группе в университете Макгилла.