Annettide uuring annab teavet sotsiaalsete putukate arengu kohta

The Rich in America: Power, Control, Wealth and the Elite Upper Class in the United States (Aprill 2019).

Anonim

Üks evolutsioonilise bioloogia suurepäraseid mõistatusi on see, mis on tekitanud teatud elusolendite loobuma ainulaadsest eksistentsist ühiskondades elamise kasuks, nagu see on näha sardike ja muude sotsiaalsete kolooniate moodustavate putukate puhul. Nn eusocial liikide peamine tunnusjoon on tööjaotus kuningannade vahel, kes panevad munadele ja töötajatele, kes hoolitsevad poegade eest ja teevad teisi ülesandeid. Kuid mis siis määrab, et kuninganna peaks mune panema ja et töötajad ei tohiks paljuneda? Ja kuidas see eristamine tekkis evolutsiooni käigus? Evolutsiooniline bioloog Dr Romain Libbrecht on viimase aasta jooksul neid probleeme kaalunud ja New Yorgi osariigis Rockefelleri ülikoolis koostöös teadlastega leidnud täiesti ootamatu vastuse: üksainus geen, mida nimetatakse insuliinisarnaseks peptiidiks 2 (ILP2), mis on arvatavasti aktiveeritakse parema toitumise abil, stimuleeritakse munasarjaid ja käivitab reproduktsiooni.

"Võib tunduda peaaegu mõeldamatu, et ainult üks geen peaks muutma kõik, " rõhutas Libbrecht. Uurijad koostasid oma järeldused võrdlusest 5 551 geenist seitsmest parvliigist neljas erinevas alamperekonnas, mis on arvukate tunnuste poolest erinevad. Kuid ühes neist on kõik sarnased: reproduktiivsete putukate ajus on alati ILP2 väljendus. Seega on Queensil kõrgemad kui töötajad. Veel üks järeldus näitab, et see peptiid leitakse ainult ajus, kus seda toodetakse vaid 12-15 rakkudes.

Paljunemis- ja sünnitusabi osakond sotsiaalsete kolooniate kujunemise aluseks

On ootuspärane, et putukate sotsiaalse käitumise põhjused leiavad isp-sarnaste esivanemate puhul, mis vahelduvad paljunemis- ja sünnitusabi faaside vahel. Naine-isp paneks muna ja hoolitseks vastsema, kuni see hakkab vilkuma. Kuid need kaks etappi olid eraldatud ja nendega seotud kohustused anti eri elanikele, nimelt kuningatele ja töötajatele, eosotsiaalsuse arengu ajal.

Libbrecht ja tema kolleegid New Yorgis uurisid selle liigitamise aluseks olevaid molekulaarseid mehhanisme, et määrata kindlaks liigirõivad Ooceraea bürood. O. büroo on 2-3 meetri pikkune väike liin, mis pärineb Aasiast, kuid on levinud kogu troopikas. Putukad elavad maa-alustes läbikäikudes, ründavad teiste antliikide pesasid ja söödavad oma poegadele. O. biroi liigi ebatavaline asi on selles, et seal ei ole kuningannat, vaid naissoost töötajaid. Siiski saab iga naissoost töötaja paljuneda osalenogeneesi teel. See tähendab, et naine toodab veel identset emast - putukad tegelikult kloonivad endid. Ja nad järgivad alati kindlat tsüklit: kõik naissoost töötajad paigutavad 18 päeva jooksul munad, mille järel nad veedavad 16 päeva toidu kogumist ja vastsete toitmist. Seejärel algab tsükkel uuesti.

See tsükliline käitumine on võrreldav üksikute isp-sarnaste esivanematega ja seda kontrollib vastsete olemasolu. Kui esimesed vastsed libisevad reproduktiivse faasi lõpus, siis nende esinemine pärsib munasarjade aktiivsust ja käivitab munaravi käitumise. Kui vastsed hakkavad viljeldamise faasi lõppedes viljeldama, suureneb munasarjade aktiivsus ja vähendatakse loomi. "See, mida me tegime, oli see tsükkel murda, " selgitas Libbrecht. Teadlased sünteesisid peptiidi ILP2 ja süstida selle sipelgadele. See põhjustas sipelgatele munade esinemise vastsete juuresolekul.

Libbrecht kasutas suguküpsuse asendusmeetodit, et uurida, mis juhtub, kui vastsed viiakse kolooniasse paljunemisperioodi vältel, ja vastupidi, kui need eemaldatakse kasvatamise ajal. "Mida me näeme, on see, et ajus muutub geeniekspressioon mõlemas faasis ja sipelgad muutuvad vastavalt nende käitumisele ja füsioloogiale. See vastus siiski juhtub kiiremini, kui võitleme munakanade ja vastsetega." Putukad lõpetavad seejärel munade munemise ja hakkavad hoolitsema poegade eest. "See on mõttekas. Lõppude lõpuks on hädavajalik ellujäämine, et kiiresti kääri vastseid sööta, " lisas ta. See katse näitas ka seda, et ILP2 ekspressioon ajus muutus kiiresti ja oluliselt vastuseks sotsiaalsete tingimuste muutumisele.

Toitumisest asümmeetria ja paljunemisel asümmeetria

Samuti pidasid teadlased toitumise olulisust, mis on teada, et kuningannade ja töötajate eristamine on oluline. Toitainevalgu suur kogus või hea kvaliteet soodustab emase vastsete arengut kuningatele. Liigi O. biroi koloonias on väike osa antsidest nn intercastes. Need putukad on veidi suuremad, neil on silmad ja nad on reproduktiivsemad. Seetõttu saab neid võrrelda mõnevõrra normaalsete kuningatega. Võimalus, et vastsündinu muutub vahekordaks, kui see saab paremat toitu. Fluorestsentsmikroskoopia näitab, et nende interlainetel on oma ajus rohkem ILP2 kui tavalistel töötajatel.

"Elusotsiaalsete putukate esivanemate puhul võib olla midagi võrreldavat, " soovitas dr Romain Libbrecht. "Võib-olla vastsete toitumisega seotud väike asümmeetria viis selleni, et vastsed kasvavad täiskasvanute käitumises." Eeldusel, et kuningannade ja töötajate jagunemine võis seetõttu alata ühe erinevusiga, toetab seda seitsme erineva liigirikkusega liikide poolt läbiviidud katsete läbiviimine.

Tuleb teha täiendavaid uuringuid, et teha kindlaks, kas järeldused kehtivad ka muudele sotsiaalsetele putukatele ja kuidas supereorganismidesse kuuluvaid kolooniad kontrollivad üldist toitumisvarustust.

menu
menu