Наука 14 октября 2023

Из солдат в собиратели: ученые «перепрограммировали» мозг муравьев и изменили их поведение

Исследователи обнаружили в «гематоэнцефалическом барьере» муравьев фермент, который контролирует, станет ли насекомое солдатом или собирателем.

Читайте «Хайтек» в

Ученые выяснили, что сложная кастовая система муравьев может частично контролироваться версией гематоэнцефалического барьера (ГЭБ), созданной насекомыми, — привратником, который пропускает в мозг только определенные вещества.

В ходе исследования ученые выяснили, какие гены и белки экспрессируются по-разному у двух классов муравьев (Camponotus floridanus). Они обнаружили, что фермент, расщепляющий ювенильный гормон, известный как эстераза ювенильного гормона, присутствует только в клетках, составляющих ГЭБ муравьев.

Их анализ показал, что муравьи-солдаты отличались более высоким уровнем ювенильной гормональной эстеразы, чем собиратели, и, следовательно, меньшее количество гормона попадало в мозг солдат.

Когда исследователи ввели ювенильный гормон непосредственно в мозг муравьев-солдат, минуя ГЭБ, муравьи отказались от своей роли «наемника» и начали искать пищу. Насекомые продемонстрировали аналогичный сдвиг в социальном поведении, когда исследователи сократили запасы ювенильной гормональной эстеразы, манипулируя геном, который ее производит. Без фермента, способного его расщепить, ювенильный гормон достиг мозга муравьев и перепрограммировал их поведение.

Муравейник — это тщательно организованное сообщество насекомых с четким разделением труда, обеспечивающим бесперебойную работу. Пока королева откладывает яйца, рабочие муравьи либо добывают пищу, либо защищают гнездо в качестве солдат, а гормоны муравьев, в том числе так называемый ювенильный, определяют, какую роль играет каждый муравей.

Однако исследователи мало знали об основных молекулярных механизмах контроля, которые регулируют эти гормоны для формирования социального поведения.

Результаты исследования опубликованы в журнале Cell.