Виявилося, що всього один ген змінює статус мураха з «робітника» до «королівського»

Вчені зробили дивовижне відкриття: єдиний білок, званий Kr-h1, реагує на соціально регульовані гормони, щоб організувати справжній перехід ієрархічними сходами.

Залежно від результату соціальних конфліктів, мурахи виду Harpegnathos saltator можуть «перемикатися» з робітника на королівський статус, відомий як геймергейт (ні, не той, про який ви подумали)

"Мозок тварин пластичний; тобто вони можуть змінювати свою структуру і функції залежно від навколишнього середовища ", - розповів Роберто Бонасіо з Медичної школи Перельмана Університету Пенсільванії. "Цей процес, який також відбувається в людському мозку - подумайте про зміни в поведінці в підлітковому віці - має вирішальне значення для виживання, але молекулярні механізми, які його контролюють, вивчені не до кінця. Ми визначили, що у мурахів ген Kr-h1 обмежує пластичність мозку, запобігаючи неправильній активації генів ".

У колонії мурахів робітники підтримують все співтовариство, знаходячи їжу і борючись із загарбниками, в той час як головне завдання королеви - відкладати яйця. І тим не менш, одні й ті ж генетичні інструкції породжують ці дуже різні соціальні ролі і поведінку. Вивчаючи мурашок, Бонасіо і його колеги, в тому числі Шеллі Бергер з Пенсільванського університету, хотіли зрозуміти, як включення або вимикання певних генів впливає на функцію і поведінку мозку. Оскільки дорослі Harpegnathos можуть перемикатися з робітника на геймера, вони ідеально підходять для таких досліджень.

Щоб вивчити наявні в основі молекулярні події, що викликають таке перемикання, дослідницька група на чолі зі співавторами Янко Госпочичем і Карлом Гластадом розробила метод ізоляції нейронів від мурашок і збереження їх у пластиковій лабораторній тарі. Це дозволило команді дослідити, як клітини реагують на зміни в навколишньому середовищі, в тому числі на рівень гормонів.

Ці дослідження також вказують на те, що два гормони, ювенільний гормон і екдизон, які присутні на різних рівнях в організмі робітників і королев, виробляють різні патерни активації генів у мозку двох осередків. Найбільшим сюрпризом було те, що обидва гормони впливали на клітини, активуючи єдиний білок Kr-h1.

«Цей білок регулює різні гени у робітників і геймерів і не дає мурахам вести» соціально неприйнятну «поведінку», - пояснив Бергер. «Іншими словами, Kr-h1 необхідний для підтримки кордонів між соціальними кастами і для забезпечення того, щоб робітники продовжували працювати, тоді як геймергейт продовжують діяти як королеви».

Отримані дані розкривають важливу роль соціально регульованих гормонів і генної регуляції в здатності мозку тварин перемикатися з одного генетичного режиму і соціальної касти на інший. «Ключовий посил полягає в тому, що, принаймні, у мурахів в геномі одночасно задані кілька моделей поведінки, і що регуляція генів може мати великий вплив на те, яку поведінку цей організм здійснює», - зазначає Бергер. "Іншими словами, частини і доктора Джекіла, і містера Хайда вже записані в геном; кожен може грати будь-яку роль, залежно від того, які генні перемикачі ввімкнені або вимкнені в даний момент ".