У трутней нашли ген, отвечающий за выпрашивание еды

Биологи исследовали генетические основы кооперации у медоносных пчел (Apis mellifera). В ходе работы, результаты которой опубликованы в журнале Nature Communications, выяснилось, что ген fruitless, традиционно отвечающий у насекомых за брачное поведение, в процессе эволюции социальных видов был перепрофилирован для поддержания жизни пчелиной семьи как единого сверхорганизма.

В пчелином улье трутни ведут себя подчеркнуто кооперативно: они не конкурируют друг с другом за еду и место, а получают питательные вещества от рабочих пчел через трофаллаксис — передачу жидкой пищи изо рта в рот. Этот процесс требует сложной координации: самец приближается к рабочей пчеле и выпрашивает корм, контактируя с ее головой антеннами. Он должен поддерживать контакт во время всего процесса кормления.

Исследователи обнаружили, что за настройку этой системы отвечает белок FruM (мужской вариант белка Fruitless). С помощью технологии редактирования генома CRISPR/Cas9 ученые создали линию пчел с «выключенным» геном fru у самцов. Наблюдения с использованием автоматизированной системы трекинга BBAS (Bee Behavioral Annotation System), фиксирующей движения каждой особи по QR-кодам, показали резкие изменения в поведении мутантов.

Во-первых, у них снизился уровень социальность: частота попыток «выпрашивания» еды у мутантных трутней упала в два раза, а само кормление стало значительно короче. Во-вторых, мутанты стали ошибаться в навигации внутри улья. Обычные трутни проводят время в медовой зоне или на периферии улья, избегая зон с пыльцой, которую они не могут переварить. Мутантные же самцы начали массово забираться в ячейки с пыльцой, что совершенно нехарактерно для нормальных особей. При этом общие способности к передвижению, реакция на свет и запах королевы у мутантов не пострадали, что доказывает: ген влияет именно на «социальную настройку», а не на физические возможности насекомого.

Анализ мозга показал, что белок FruM экспрессируется (производится) примерно в 1800 нейронах. Эти клетки образуют сеть, которая связывает органы чувств (зрение, обоняние) с центрами высшего порядка — грибовидными телами, вовлеченными в процесс принятия решений. У трутней эта сеть имеет специфические «мужские» черты в строении антеннальных долей и зрительных путей.

Авторы исследования полагают, что возникновение такой жесткой генетической программы позволило пчелам эффективно распределять ресурсы внутри колонии. Вместо того чтобы хаотично блуждать, трутни «запрограммированы» на определенную частоту и длительность социальных контактов, что снижает нагрузку на рабочих пчел и повышает выживаемость всей семьи. Таким образом, эволюция кооперации произошла за счет адаптации старых генов, отвечавших за размножение, под нужды сложной социальной структуры.

Максим Абдулаев

75 статей

Автор пишет про зоологию, палеонтологию и другие науки о живом. Интересуется тем, как люди исследуют мир.

Показать больше

Закладка

Скопировать ссылку

Email

Печать

Twitter

VK

Telegram