Муравьи как модель сложных обществ

В лаборатории Пенсильванского университета живут миллионы организмов, чьи общества имеют сложную структуру: касты, стратегии предотвращения эпидемий и рабочих, добывающих пищу и выращивающих потомство. Эти черты развивались более 100 миллионов лет эволюции.

Профессор Тимоти Линксвайер изучает, как генетика и поведение позволяют сложным обществам, таким как у муравьёв-фараонов в его лаборатории, выживать и процветать. Это может пролить свет на механизмы, которые развили другие организмы, включая человека, для жизни в больших социальных группах.

"Люди высоко социальны, но мы живём большими группами всего тысячи лет. Муравьи социальны уже более ста миллионов лет. Это делает их такой интересной моделью", — говорит Линксвайер.

Лаборатория изучает муравьёв-фараонов, жёлудевых муравьёв и медоносных пчёл. Исследования муравьёв-фараонов поддержаны грантом NSF Faculty Early Career Development Award на сумму более $800 000 на пять лет.

Почему муравьи-фараоны — удобная модель:

• Спариваются в лабораторных условиях.
• Королевы живут около 9 месяцев, рабочие — около 6 недель, что позволяет быстро получать новые поколения.
• Рабочие особи стерильны, что упрощает контроль над размножением.

В лаборатории около 500 колоний, в каждой в среднем по 2000 особей. Исследования основаны на идее, что в социальных системах судьба и признаки особи зависят не только от её собственной ДНК, но и от ДНК, признаков и поведения других членов колонии. Например, размер тела и становление королевой или рабочим зависят от того, как личинку кормили рабочие-«няньки».

"Мы изучаем, насколько важны собственные гены особи по сравнению с генами её социальных партнёров", — поясняет Линксвайер.

Методы исследования:

• Генетический анализ: Использование RNA sequencing для измерения экспрессии генов у отдельных особей (например, будущих королев и рабочих).
• Наблюдение за поведением: Отслеживание отдельных муравьёв с помощью маркировки краской и видеосъёмки.

Часть гранта будет направлена на повышение научной грамотности:

• Создание учебных модулей для старшеклассников Science Leadership Academy в партнёрстве с Институтом Франклина.
• Проведение практических семинаров для аспирантов и постдоков по анализу экспрессии генов на реальных лабораторных данных.

Изучение муравьиных обществ может быть полезно для понимания человеческого общества.

"Существуют социальные стратегии, которые муравьи используют для предотвращения передачи болезней, и способы принятия коллективных решений, которые могут быть актуальны для человеческих обществ. Развивая эту модель, мы можем изучать вещи, которые влияют на человеческие общества, но не могут быть изучены на людях", — говорит Линксвайер.