Общественное поведение трутней оказалось зависимо от гена
фото: фрипик
Немецкие и французские ученые исследовали генетические механизмы, управляющие кооперативным поведением трутней в колониях медоносных пчел (Apis mellifera). Исследование продемонстрировало, что ген fruitless (fru) играет ключевую роль в регуляции активности нейронов, ответственных за сенсорную обработку. Этот ген позволяет трутням эффективно взаимодействовать с рабочими пчелами посредством трофаллаксиса — процесса обмена пищей между членами колонии. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Пчелиная колония представляет собой сложную социальную структуру, состоящую из матки, рабочих пчел и трутней. Трутни, как самцы, не способны самостоятельно собирать пыльцу и полностью зависят от рабочих пчел для обеспечения питания. Они инициируют трофаллаксис, взаимодействуя с рабочими пчелами через антенны. Ранее механизмы, лежащие в основе данного поведения, были недостаточно изучены.
Свен Кёнен и его коллеги из университетов Генриха Гейне, Рурского университета и Института агрономических исследований Париж-Сакле исследовали экспрессию генов glu, dsx, fem и fruitless. Было установлено, что ген fruitless транскрибируется с трех различных промоторов. Один из этих промоторов демонстрирует дифференциальную экспрессию у самцов и самок. У трутней транскрипция данного гена продолжается в 10–13 раз дольше, чем у рабочих пчел. Ген fem подавляет экспрессию fru у самцов на личиночной стадии, что определяет их половую идентичность.
Транскрипты гена fru у трутней обнаруживаются в головном мозге и нервных ганглиях, экспрессируясь приблизительно в 1800 нейронах из 40 000. Они локализуются в оптических и антеннальных трактах, обонятельных структурах и грибовидном теле, что свидетельствует о важности данного гена в обработке сенсорной информации и формировании социального поведения.
Для оценки влияния гена fru на поведение трутней исследователи создали мутантных пчел без данного варианта гена и провели эксперименты в ульях с нормальными особями. Результаты показали, что мутантные трутни реже инициировали трофаллаксис и потребляли меньшее количество пищи по сравнению с контрольными пчелами. Они также проявляли меньшую склонность к приближению к другим пчелам, продолжительность трофаллаксиса у них была короче, и они демонстрировали сниженную реакцию на феромон матки. Эти данные указывают на нарушение социального поведения у мутантных трутней.
Следует отметить, что мутантные трутни не имели физических или сенсорных дефектов. Гены, ответственные за обоняние и вкус, экспрессировались у них так же, как и у контрольных пчел. Нейроны мутантных трутней реагировали на феромоны и запахи стандартным образом, что исключает сенсорные нарушения как причину изменений в поведении.
На основании полученных данных ученые пришли к выводу, что ген fruitless регулирует инициацию и поддержание кооперативного поведения трутней. У плодовой мухи Drosophila аналог данного гена связан с половым поведением, в то время как у пчел он контролирует реакцию на половой феромон матки. Исследователи предполагают, что в процессе эволюции эусоциальности ген fru приобрел новые функции, регулируя не только брачное, но и кооперативное поведение пчел, пишет progorodsamara.ru.
