За превращение муравья из рабочего в королеву отвечает один белок

07.11.2021г.

Американские ученые показали, что в процессе превращения муравья   Harpegnathos saltator   из рабочего в королеву принимает участие один-единственный белок — Kr-h1 (гомолог 1 Крюпеля). Он реагирует на ювенильный гормон и экдизон и обеспечивает различную экспрессию генов в мозге муравьев разных каст. Статья   опубликована   в журнале Cell.

В колонии муравьев рабочие заняты поиском пищи, строительством и сражениями с захватчиками, тогда как главная задача королевы — откладывать яйца. В зависимости от исхода социальных конфликтов муравьи   Harpegnathos saltator   могут превращаться из рабочего в королеву. Ученые из Пенсильванского университета попытались описать механизм этого необычного процесса. Специально для этой работы авторы разработали метод изоляции нейронов муравьев. Это позволило им исследовать, как клетки реагируют на изменения в окружающей среде, в том числе на уровень гормонов.

Исследователи обнаружили, что два гормона   —   ювенильный гормон и экдизон, которые присутствуют на разных уровнях в организме рабочих и королевы,   —   вырабатывают различные паттерны активации генов. Однако самым большим сюрпризом стало то, что оба гормона влияли на клетки, активируя единственный белок Kr-h1.

«Этот белок регулирует различные гены у рабочих и королевы и не дает муравьям проявлять “социально неприемлемое” поведение, — говорит соавтор исследования Шелли Бергер. — Другими словами, Kr-h1 необходим для поддержания границ между кастами и обеспечивает то, что рабочие продолжают работать, а королевы — откладывать яйца. Ключевой вывод исследования 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 организм выполняет».

Результаты показывают важную роль социально регулируемых гормонов и генной регуляции в способности мозга животных переключаться с одного социального режима на другой. Ученые полагают, что родственные белки могут иметь сопоставимые функции в более сложном мозге, включая человеческий.