_ Diferențierea de castă la furnici: cum un anumit hormon reglează procesul

Oamenii de știință de la Universitatea din Copenhaga au dezvăluit modul în care un anumit hormon reglează diferențierea castei furnicilor prin măsurători fenotipice ale modificărilor de dezvoltare la nivel de organ și analizele transcriptomului de potrivire. Publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences, studiul intitulat „Homonul juvenil ca regulator cheie pentru diferențierea asimetrică a castei la furnici” îmbunătățește în mod semnificativ înțelegerea dezvoltării și evoluției castei.

Majoritatea furnicilor au două morfologie. caste adulte diferențiate - regine și lucrătoare - fiecare specializată ireversibil fie pentru reproducere, fie pentru altruism nereproductiv, cum ar fi hrana, apărarea și îngrijirea maternă. puiet. Ginecele adulte (reginele virgine) au în mod normal o masă corporală mai mare, aripi și ochi frontali, precum și ovare mărite și un organ de stocare a spermei.

În schimb, lucrătoarele sunt femele fără aripi, cu dimensiuni mai mici ale corpului și tracturi reproductive degenerate. , de obicei fără un organ de stocare a spermei. În 1910, entomologul american William Morton Wheeler a remarcat în monografia sa Ants că coloniile superorganisme de furnici sunt izbitor de analoge cu corpurile metazoare, deoarece regina și lucrătoarea funcționează ca linie germinativă și soma la un nivel superior de organizare corporală: nivelul coloniei.

Suntem foarte obișnuiți cu ideea că celulele germinale dintr-un corp animal sunt puse deoparte pentru rolurile lor speciale de reproducere la scurt timp după ce un ou este fertilizat și începe să se dezvolte într-un embrion. La majoritatea insectelor sociale cu caste distincte de matcă (linie germinativă a coloniei) și lucrătoare (soma coloniei), diferențierea de dezvoltare analogă are loc în stadiul larvar și poate fi încă inversată hormonal.

Cu toate acestea, în unele colonii de furnici, liniile germinale sunt, de asemenea, determinate mai devreme, în stadiul embrionar (ou), ridicând întrebarea dacă acest lucru face somatizarea lucrătorilor la fel de ireversibilă precum somatizarea celulelor corpului animal ca dezvoltare. continuă.

Noul studiu de la Departamentul de Biologie de la Universitatea din Copenhaga constată că dezvoltarea castei este remarcabil de reversibilă la furnicile faraon, Monomorium pharaonis, o specie în care determinarea castei are loc în stadiul de ouă.

„Am hrănit 237 de larve de furnici faraon cu doze controlate de analog al hormonului juvenil (JH) în timpul celui de-al treilea Stadiul larvar, stadiul final al dezvoltării larvelor”, spune Ruyan Li, autorul principal al acestui studiu.

„Am descoperit că furnicile lucrătoare tratate cu hormoni au dezvoltat multe caracteristici fizice asemănătoare ginecologiei, cum ar fi creșterea corpului. lungime, trei ochi extra frontali, aripi și mușchi de zbor, creier asemănător ginecologului; au dezvoltat chiar și organul de stocare a spermei specific ginecologic pe care lucrătorii acestei specii nu îl au niciodată.”

Cu toate acestea, spre deosebire de ginecologii dezvoltați în mod natural, lucrătorii tratați cu JH nu au dezvoltat niciodată ovare, organul de reproducere care, în cele din urmă, îi diferențiază pe ginecolog. lucrătorilor, arătând că fereastra de sensibilitate la JH specifică castei nu se suprapune cu stadiul de ouă deoarece hormonul de creștere ar fi putut juca un rol în apariția noilor caste la alte furnici, cum ar fi soldații (lucrători modificați) sau ginecii în mod permanent fără aripi.

„Asemenea caste noi provin adesea ca fenotipuri mozaice care recombină ginecologie. și trăsăturile lucrătorilor, care pot deveni permanente atunci când selecția naturală recompensează o schimbare ulterioară a ferestrei de sensibilitate JH", spune Guojie Zhang, autorul corespondent al studiului. și profesor la Universitatea Zhejiang din Hangzhou și profesor adjunct la Universitatea din Copenhaga.

"Rezultatele confirmă analogia puternică dintre modul în care funcționează diferențierea celulară în corpurile animalelor și diferențierea de castă în coloniile de furnici. Similar cu crescătorii de animale care nu au reușit încă să folosească celule somatice pentru a produce noi animale, acest studiu a găsit similarități. limitări la nivelul superior al organizării coloniale la furnici”, conchide profesorul Koos Boomsma de la Universitatea din Copenhaga, un coautor principal al studiului.

(Fluierul)