Расшифровка "пальто" из множества запахов у муравьёв

Восковый слой, покрывающий тела муравьёв, является источником сложных ароматов, которые они используют для общения. Эти смеси запахов действуют как биохимическая униформа, идентифицируя отдельных муравьёв по касте, колонии и виду. Это помогает регулировать их поведение и ориентироваться в сложных социальных системах, сделавших муравьёв одним из самых успешных семейств животных на Земле.

Учёные из Университета Вандербильта добились значительных успехов в расшифровке молекулярной генетики обоняния муравьёв. В статье, опубликованной 10 июля в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), они сообщают об успешной характеристике функций ряда обонятельных рецепторов индийского прыгающего муравья (Harpegnathos saltator), которые используются для идентификации этих смесей запахов.

Уникальное обоняние муравьёв

• У муравьёв более 400 обонятельных рецепторов, что значительно больше, чем у других насекомых (например, 60–80 у плодовых мушек и комаров).
• Рецепторы организованы в 24 различных подсемейства. Исследователи выбрали 25 рецепторов из нескольких групп и "декодировали" их, определив, на какие химические вещества они реагируют.

Проверка гипотезы

Одной из целей исследования была проверка гипотезы, выдвинутой пять лет назад: сильно расширенная подгруппа рецепторов (семейство 9-экзонов) может быть специально предназначена для идентификации химических сигналов, регулирующих сложное социальное поведение. Реакцию рецепторов проверяли на кутикулярные углеводороды (химические соединения, покрывающие муравьёв), а также на другие распространённые одоранты.

Результаты

Оказалось, что муравьи используют все свои хемосенсорные инструменты для восприятия различных типов запахов, важных для них. Теперь, имея эффективный метод декодирования рецепторов, биологи могут начать расшифровку химических кодов, которые насекомые используют для общения.

Перспективы и применение

• Понимание поведения: Следующий шаг — связать различные химические сигналы с конкретным поведением (агрессия, фуражировка, уход за потомством).
• Новые репелленты: Ранее лаборатория Цвибеля, изучая обоняние комаров, открыла новый класс репеллентов (VUAA), в тысячи раз сильнее ДЭТА. Эти соединения "перевозбуждают" обоняние, активируя ко-рецепторный канал, необходимый для работы всех других обонятельных рецепторов. Оказалось, что у муравьёв (и всех насекомых) есть тот же самый ко-рецептор, и соединения "возбуждающе-отпугивающего" действия работают на них так же эффективно.

Статья в PNAS — часть серии публикаций междисциплинарного проекта "Эпигенетика поведения, долголетия и социальной организации у муравьёв", финансировавшегося Медицинским институтом Говарда Хьюза. Вместе эти исследования начинают раскрывать молекулярную основу того, что биолог Э. О. Уилсон назвал "самой сложной социальной организацией на Земле после человека".