В зависимости от исхода социальных конфликтов, муравьи вида Harpegnathos saltator могут переключаться с рабочего на королевский статус. Исследователи из Медицинской школы Перельмана Университета Пенсильвании (США) выяснили, что за это отвечает единственный белок Kr-h1 (гомолог 1 Крюппеля). Он реагирует на социально регулируемые гормоны, чтобы организовать этот сложный социальный переход, сообщает портал EurekAlert!. Подробно об открытии рассказано в журнале Cell.
«Мозг животных пластичен; то есть он может изменять свою структуру и функции в зависимости от окружающей среды, – говорит Роберто Бонасио из Медицинской школы Перельмана Университета Пенсильвании. – Этот процесс, который также происходит в человеческом мозге (вспомните, как меняется наше поведение в подростковом возрасте), имеет решающее значение для выживания, но молекулярные механизмы, которые его контролируют, до конца не изучены. Мы определили, что у муравьев молекула Kr-h1 ограничивает пластичность мозга, предотвращая неправильную активацию генов».
В колонии муравьев рабочие поддерживают колонию, находя пищу и сражаясь с захватчиками, в то время как главная задача королевы – откладывать яйца. И тем не менее, одни и те же генетические инструкции порождают эти очень разные социальные роли и поведение. Изучая муравьев, исследователи хотели понять, как включение или выключение определенных генов влияет на функцию и поведение мозга. Поскольку взрослые прыгающие муравьи Harpegnathos могут «превращаться» из рабочего в королеву, они идеально подходили для таких исследований.
Чтобы изучить лежащие в основе молекулярные события, вызывающие такое переключение, исследовательская группа разработала метод изоляции нейронов от муравьев и сохранения их жизни в пластиковых чашах в лаборатории. Это позволило команде исследовать, как клетки реагируют на изменения в окружающей их среде, в том числе на уровень гормонов.
Исследование также указывают на то, что два гормона, ювенильный гормон и экдизон, которые присутствуют на разных уровнях в организме «рабочих» и «королев», вырабатывают различные паттерны активации генов в мозге двух классов. Оказалось, что оба гормона влияли на клетки, активируя единственный белок Kr-h1.
«Этот белок регулирует различные гены у рабочих и королев и не дает муравьям проявлять «социально неприемлемое» поведение, – отмечают авторы работы. – Другими словами, Kr-h1 необходим для поддержания границ между социальными классами и для того, чтобы рабочие продолжали работать, в то время как королевы продолжали действовать как королевы».
Результаты показывают важную роль социально регулируемых гормонов и генной регуляции в способности мозга животных переключаться с одного генетического режима и социальной касты на другой. «Ключевой посыл заключается в том, что, по крайней мере, у муравьев в геноме одновременно заданы несколько моделей поведения, и что регуляция генов может иметь большое влияние на то, какое поведение этот организм осуществляет», – добавляют ученые.
[Фото: KARL GLASTAD (BERGER LAB)]
