Генетическая основа королевского статуса у термитов: всё дело в голове

Исследование профессора Северо-Восточного университета Ребеки Розенгаус показало, что ключ к определению касты у термитов кроется в пространственной экспрессии генов, а не только в их наличии.

Суть открытия

• У всех термитов — и у рабочих, и у будущих королев — есть одинаковая сеть генов, называемая Queen Central Module (QCM).
• Раньше было загадкой, почему при наличии одинаковых генов одни особи становятся стерильными рабочими, а другие — репродуктивными королевами.
• Новое исследование, опубликованное в Scientific Reports, выявило, что различие — в локализации экспрессии этих генов в теле насекомого.

Ключевые различия в экспрессии

• У рабочих термитов гены QCM экспрессируются только в брюшке.
• У термитов, суждённых стать королевами, гены QCM сверхэкспрессируются также в голове и груди (тораксе).

«Королевский центральный модуль есть у всех. Просто он экспрессируется по-разному», — поясняет Розенгаус. — «У королев гены этой сети начинают сверхэкспрессироваться и производить гораздо больше продукта, особенно в голове».

Методология

• Учёные впервые разделили тело термитов на части (голова, грудь, брюшко) для транскриптомного анализа, вместо того чтобы измельчать всё тело целиком. Это и позволило обнаружить пространственные различия.
• Исследование проведено на виде Zootermopsis angusticollis (семейство Archotermopsidae) в сотрудничестве с Юдит Корб из Фрайбургского университета (Германия).
• Аналогичная картина экспрессии генов обнаружена и у вида Cryptotermes secundus (семейство Kalotermitidae).

Эволюционный и экологический контекст

• Термиты играют ключевую роль в экологии, разлагая мёртвую древесину и обогащая почву азотом.
• У более эволюционно продвинутых видов королевы живут до 20 лет, тогда как рабочие — всего несколько месяцев. Эта стратегия, судя по всему, эволюционно успешна для роста колонии.
• «Иначе эволюция, вероятно, заменила бы эту стратегию другой инновацией», — заключает Розенгаус.