Генетический "супер-переключатель" разделяет насекомых по полу и кастам

Ученые обнаружили, что у общественных насекомых, таких как муравьи, пчелы и осы, существует генетический "супер-переключатель", который определяет как пол особи, так и ее статус — королева или рабочий.

Это неожиданное открытие, поскольку гены с двойной функцией обычно отвечают за менее значительные признаки, а не за такие фундаментальные, как пол и каста.

Ген doublesex transcription factor (фактор транскрипции doublesex) есть у многих животных. Например, он отвечает за то, что у самцов мух на один сегмент тела меньше, чем у самок.

Исследователи из Мельбурнского университета и Университета Регенсбурга (Германия) предположили, что у муравьев ген doublesex может отвечать не только за пол.

Генетический анализ подтвердил, что этот же ген ответственен за различия между маткой (королевой) и рабочими муравьями.

"Похоже, этот ген был "заимствован" для контроля того, станет ли муравей королевой или рабочим, в дополнение к своей обычной функции — созданию самцов или самок", — сказал доктор Люк Холман из Школы биологических наук Мельбурнского университета.

"Общественным насекомым понадобилось развить генетический переключатель, позволяющий личинкам развиться в королеву или рабочего, и, мы считаем, они использовали уже имеющийся".

Известно, что факторы окружающей среды (например, кормление маточным молочком у пчел) играют ключевую роль в определении судьбы личинки. Однако было неизвестно, какие именно гены регулируются средой, вызывая это изменение в развитии.

Соавтор Ян Эттлер из Университета Регенсбурга отметил, что хотя гены с двойной функцией — не редкость, главный вывод работы стал неожиданностью:

"Это действительно поразило нас, и мы считаем, что это станет значительным шагом в расшифровке того, как один геном может давать начало таким фундаментально разным типам тел королевы и рабочего".

Ученые полагают, что этот механизм применим к муравьям, пчелам и осам, а возможно, и к термитам (у которых есть ген doublesex, но совершенно иной процесс развития).

Исследование "Evolution of Social Insect Polyphenism Facilitated by the Sex Differentiation Cascade" опубликовано в журнале PLoS Genetics.