Ген кількості королев у колоніях червоних мурахів виявився супергеном

Вчені з Лондонського університету королеви Марії показали, що соціальна структура колоній у червоних вогняних мурахів спадкується складніше, ніж передбачалося раніше. Кількість королев у колонії (одна або кілька) визначається парою «соціальних хромосом», які містять безліч генів феромон-зв'язувальних білків, зчеплених у «супергени». Дослідження опубліковано в журналі

Мурахи - соціальні комахи, що утворюють колонії з однією або кількома королевами, яких обслуговують робітники. Королева, або матка, - це самка, що виконує репродуктивну функцію за всю колонію, в той час як робочі мурахи безплідні. Червоні вогняні мурахи () унікальні тим, що формують два різних типи колоній - моногінні, де присутня тільки одна королева, або полігінні, де може бути багато королев.

Досі вважалося, що соціальна структура колоній червоних мурахів успадковується згідно з класичним менделівським розщепленням і визначається варіантом гена Gp-9 (B або B). Мурахи з генотипом BB (гомозіготи) мають єдину королеву також з генотипом BB. Якщо значна частина робочих мурахів має генотип Bb, то вони відкидають гомозіготних королев, зате обслуговують одночасно десятки королев з генотипом Bb.

Було показано, що ген Gp-9 кодує феромон-зв'язувальний білок. Феромони - це запахові мітки, що становлять частину хімічної комунікації, яка визначає внутрішньовидову взаємодію всіх соціальних комах. Феромон-зв'язувальні білки представляють велику групу білків, залучених в синтез і розпізнавання запахових міток.

Британські вчені проаналізували геном червоних мурахів і виявили, що ген Gp-9 входить до складу великої ділянки, гени всередині якої успадковуються зчеплено. Цю ділянку, що містить кілька сотень передбачених генів, автори назвали супергеном, а хромосому, на якій він розташований - «соціальною хромосомою».

Виявилося, що Gp-9 - не єдиний феромон-зв'язувальний білок, різні варіанти якого відрізняються в двох типах колоній. Всього у червоних мурахів виявили 23 гена феромон-зв'язувальних білків, десять з яких входили до складу соціального супергену. Так як точні функції ці білків не встановлені, цілком може виявитися, що на соціальній хромосомі розташовані регуляторні білки (транскрипційні фактори), які регулюють функції білків, що знаходяться в інших місцях геному.

Також дослідники проаналізували експресію цих генів у королев у двох типах колоній і виявили відмінності для 14 з них. Очевидно, соціальна структура колоній контролюється набагато складніше, ніж вважалося раніше.

Червоні вогняні мурахи є небезпечними шкідниками, що порушують екосистеми, в які вторгаються. Їхньою батьківщиною є Південна Америка, звідки вони на кораблях поширилися в Сполучені Штати, Австралію і Китай. Укус цих мурашок досить болісний і може викликати сильну алергічну реакцію. Вивчення соціальних взаємодій мурахів проводиться в тому числі для розробки засобів регуляції їх чисельності.

Раніше ми писали, як вченим вдалося вимкнути нюх рецептори мурашок за допомогою CRISPR-Cas9 і тим самим зробити їх асоціальними.