Расшифрованы геномы двух видов муравьев – генетики пытаются установить механизмы, обусловливающие разное поведение общественных насекомых внутри колонии при одинаковой генетической основе - Гранит науки - 2010-09-05

У микрофона Марина Аствацатурян! В статье, которую опубликовала недавно в журнале Science (August 27, 2010) международная группа ученых из США, Дании и Китая, описаны генетические последовательности двух муравьиных видов. Один – обитатель Индии, прыгающий муравей-танцор с примитивной социальной структурой колонии (Harpegnatos saltator), другой – живущий в штате Флорида муравей-древоточец (Camponotusss floridanus), этот вид отличается тем, что существует большими колониями. В колонии муравья-древоточца одна яйцекладущая царица, и ее благополучие для выживания колонии является критическим, с ее смертью погибают все остальные. Рабочие муравьи у древоточца бывают двух размеров, каждый из них приспособлен для выполнения специальных задач, эти муравьи узнают друг друга по запаху, и они передают сородичам информацию о местонахождении пищи. Колонии прыгающего муравья-танцора, напротив, немногочисленны, а особи не столь специализированы, как у древоточца. Если царица умирает, ее может заменить один из рабочих муравьев. Эти муравьи не способны распознавать друг друга по запаху. Прочитав геномы обоих видов, ученые приступили к изучению различий между индивидуальными муравьями и видами в целом для того, чтобы понять, обусловлены ли деятельность муравьев, активность их головного мозга и продолжительность жизни активностью генов.

Исследуя геномы прыгающего муравья-танцора, авторы обнаружили, что члены колонии существенно отличаются друг от друга экспрессией генов, т.е. тем, насколько активно переходит информация, записанная в виде ДНК, в кодируемый ею белок. Так, у рабочих муравьев, которые должны занять место мертвой царицы, подскакивает уровень антивозрастных ферментов, в частности, не дающей хромосомам укорачиваться теломеразы, что может быть связано с более долгой жизнью муравья-царицы. У муравьев-древоточцев два типа рабочих особей имеют разный уровень экспрессии генов, связанных с работой головного мозга. Маленькие рабочие муравьи выходят за пределы гнезда в поисках пищи, более крупные остаются охранять гнездо. При этом у маленьких муравьев повышена экспрессия генов, отвечающих за синтез сигнальных молекул, видимо, для того, чтобы они могли прокладывать следы к пище для своих собратьев. Как отмечает в связи с публикацией данных о муравьиных геномах Nature News, муравьи одного вида, но разного социального положения, имеют одинаковую последовательность ДНК, но проявляется работа генов по-разному в силу т.н. эпигенетических изменений – это модификации ДНК, прикрепление к молекуле наследственности определенных групп атомов, которые влияют на экспрессию генов, но не на сами гены. Муравьи – не единственные социальные насекомые, подобным образом с разделением обязанностей живут колонии пчел. Геном медоносной пчелы, прочитанный в 2006 году, сравнивали с геномом дрозофилы и комара, и намеком на молекулярную основу пчелиного социального поведения был механизм, по которому «включалось» или «выключалось» считывание информации с некоторых генов. Однако, как отмечает эксперт Nature News энтомолог из Университета Иллинойса Урбана Шампейн (University of Illinois Urbana Champaign) Джен Робинсон (Gene Robinson), трудно делать выводы на основании прочтения геномов всего нескольких видов.