Heinricho Heinės universiteto Diuseldorfe (HHU) tyrėjai kartu su kolegomis iš Frankfurto, Oksfordo ir Viurcburgo tyrė, kaip sudėtingas, bendradarbiaujantis bičių ( Apis mellifera ) elgesys yra genetiškai užprogramuotas taip, kad jį būtų galima perduoti vėlesnėms kartoms. Atsakymą jie rado vadinamajame dvigubos lyties gene (dsx).
Elgesio sąveika tarp organizmų yra esminė ir dažnai įgimta. Kiekvienas žmogus ir kiekvienas gyvūnas vienaip ar kitaip per savo elgesį sąveikauja su kitais savo socialinės grupės individais. Gyvūnų karalystėje tai suteikia didelių pranašumų renkant maistą, apsisaugojant nuo plėšrūnų ir auginant palikuonis.
Kai kurių gyvūnų, pavyzdžiui, bitių, socialiniai ryšiai yra tokie ryškūs, kad atskiros bitės sudaro glaudžią bendruomenę. Kartu jos veikia kaip vienas „superorganizmas“. Tūkstančiai bičių darbininkių savo individualiu elgesiu saugo visą koloniją, ją maitina ir rūpinasi peromis.
HHU Evoliucinės genetikos instituto vadovas ir dabar žurnale „Science Advances“ paskelbto tyrimo autorius prof. dr. Martinas Beye pabrėžia: „Atskiros bitės elgesio repertuaras ir bendruomenės kolonijos funkcija nėra išmokstami, o paveldimi. Tačiau anksčiau nebuvo žinoma, kaip toks sudėtingas elgesys yra genetiškai užkoduotas.“
HHU tyrėjai, vadovaujami Beye ir pagrindinės autorės dr. Vivien Sommer, kartu su kolegomis iš Frankfurto prie Maino, Oksfordo ir Viurcburgo universitetų atrado, kad specialus genas, vadinamas dsx, koduoja darbuotojams būdingą elgesį.
Sommer: „Genas nulemia, ar darbuotojas imasi užduoties kolonijoje ir kiek laiko jis tai daro. Tai apima, pavyzdžiui, bendruomeninio darbo aspektus, tokius kaip lervų priežiūra arba maisto įsigijimas ir socialinis mainai.“
Savo tyrimams biologai modifikavo arba deaktyvavo kai kurių bičių dsx geną, naudodami CRISPR/Cas9 genų redagavimo techniką. Jie pažymėjo modifikuotas bites QR kodu ir tada kameromis stebėjo jų elgesį avilyje. Gautos vaizdo sekos buvo analizuojamos naudojant dirbtinį intelektą, todėl buvo galima nustatyti individualius bičių elgesio modelius.
Sommer: „Mūsų pagrindinis klausimas buvo, ar ir kaip įgimti elgesio modeliai pasikeičia dėl genų modifikacijos. Tokie pokyčiai turi atsispindėti darbuotojų nervų sistemoje, kurioje vykdomos elgesio kontrolės programos.“
Tyrėjai į dsx seką integravo vadinamąjį žaliai fluorescencinį baltymą (GFP), kad GFP būtų gaminamas kartu su dsx baltymu. Tai leido fluorescencine mikroskopija vizualizuoti neuroninius ryšius tiek nemodifikuotose bitėse, tiek tose, kuriose yra genetinių modifikacijų. „Naudodamiesi šiais įrankiais galėjome tiksliai pamatyti, kokius smegenų kelius sukuria dsx genas, o tai savo ruožtu reguliuoja įgimtus bitės elgesio modelius“, – sako doktorantė Jana Seiler, taip pat tyrimo bendraautorė.
„Rezultatai rodo fundamentalią genetinę programą, kuri lemia darbininkės bitės neuronų jungimąsi ir elgesį“, – teigia prof. dr. Wolfgangas Rössleris iš Elgesio fiziologijos ir sociobiologijos katedros, bendradarbiavimo partnerio Viurcburgo universitete.
Kitame žingsnyje tyrėjai nori pereiti nuo individualios bitės prie superorganizmo – bičių šeimos. Alina Sturm, taip pat HHU doktorantė ir bendraautorė, sako: „Tikimės rasti ryšį tarp individualaus programavimo ir daugelio individų koordinuoto elgesio.“
originalus leidinys
Vivien Sommer, Jana Seiler, Alina Sturm, Svenas Köhnenas, Anna Wagner, Christina Blut, Wolfgangas Rössleris, Stephenas F. Goodwinas, Berndas Grünewaldas, Martinas Beye. Specialus vystymo programavimas, skirtas eusocialių naminių bičių grupei palaikyti. Mokslo pažanga (2024).
Taip pat skaitykite
