Лека промяна в протеините може да определи, какви ще бъдат мравките
Повечето видове мравки се раждат в определена каста в тяхната колония с малка или никаква способност да се изкачват по социалната стълбица. Когато кралицата мравка умре, работниците в колонията се бият за нейното място. Мравките, които в крайна сметка са победители, се превръщат в това, което е известно като геймергейтс. Те изоставят своите задължения за набавяне на храна и започват да нареждат на другите, прекарвайки времето си във възпроизвеждане и снасяне на яйца. По същество поемат ролята на кралицата.
Предишни проучвания показват, че преходът към геймергейт идва с промени в мозъка на мравките, включително различни генни експресии, други нива на хормони и промяна в клетъчния състав. Характерно за управляващите мравки е, че живеят около пет пъти по-дълго от работниците.
Какво предизвиква невероятната трансформация?
Досега това беше мистерия. Мозъците на животните са пластични. Те могат да променят структурата и функцията си в отговор на околната среда. Този процес, който се извършва и в човешкия мозък е от решаващо значение за оцеляването. За съжаление молекулярните механизми, които го контролират, не са напълно разбрани.
За да проучат по-нататък идеята за пластичността на мозъка, учените провеждат серия от експерименти върху скачащите мравки на Джердън, при които невроните са били изложени на различни нива на хормонални промени.
Екипът фокусира вниманието си върху два хормона. Това са ювенилния III (JH3) и екдистероидния 20-хидроксиекдизон (20E). Смята се, че и двата регулират социалното поведение на мравките и дори на някои други насекоми, като пчелите.
След като мозъците им са били инжектирани с аналог на JH3, изследователите установили, че това намалява тяхната ловна активност. От друга страна, когато се приложи 20E, се стимулира активирането на яйчниците. Резултатите показват, че има нещо в сигналните пътища на тези хормони, което определя преминаването от една социална каста към друга.
Превключвателят
Изолирайки специфични неврони в мозъците на мравките, изследователите тестват, как работи този механизъм. И двата хормона в крайна сметка изглежда влияят върху невроните на мравките чрез активиране на единичен протеинов фактор, известен като Krüppel хомолог 1 (Kr-h1).
Kr-h1 е нещо като превключвател, а хормоните са уредите, които включват или изключват различните състояния в мозъка на организма. Изглежда, че тези хормони влияят върху това, с което гените Kr-h1 в крайна сметка се свързват в невронната клетка.
Нивото на хормоните, наблюдавано в работническите мравки, изглежда свързва и потиска гените свързани с геймергейтовете. При последните протеинът потиска генните пътища, определящи работниците.
Когато този протеин е напълно изтрит от невроните на мравките, геймергейтовете започват да действат като работници, а работническите мравки започват да действат като геймергейт.
Неочаквани резултати
Изненадващо е, че един и същи протеин може да заглуши различни гени в мозъците на различните касти. Учените са очаквали, че тези промени ще настъпят в следствие на два или повече различни фактора, всеки от които присъства само в единия или другия мозък.
Въпреки че резултатите със сигурност предполагат, че има два основни социални хормона, ще са нужни допълнителни изследвания, за да се докаже, че това е така.
Изследователите искат да проучат дали ролята на Kr-h1 съществува и в други социални организми, които споделят подобни неврологични хормони. Засега обаче ключовото послание е, че изглежда има множество възможни поведения, записани в генома на мравките и в крайна сметка генната регулация може да повлияе на това поведение.
