Секреты антенн: как общаются муравьи
Исследовательская группа идентифицировала хемосенсорные белки (CSPs), играющие важную роль в коммуникации между рабочими муравьями. Эти белки могут стать отправной точкой для выяснения молекулярных механизмов, лежащих в основе сложной системы общения, поддерживающей их высокоорганизованные общества, и эволюции этих механизмов. Результаты опубликованы в Scientific Reports 27 августа.
Муравьи, как социальные насекомые, формируют высокоорганизованные общества на основе тесной коммуникации между особями, опосредованной феромонами и другими химическими веществами. На сегодня получена информация о геномах нескольких видов муравьёв, и показано, что гены, связанные с хемочувствительностью, у них разнообразны. Однако почти ничего не было известно о характере экспрессии и функционировании этих генов в хемосенсорных органах.
Ранее эта же группа показала, что один тип CSP, CjapCSP1, связывается с кутикулярными углеводородами, играющими важную роль в межличностной коммуникации муравьёв, и это связано с поведением распознавания сородичей у рабочих муравьёв (Ozaki et al., 2005).
В текущем исследовании группа доцента-проектировщика Ходзё Масару при поддержке лаборатории Иноуэ Кунио с факультета биологии Университета Кобе извлекла РНК из антенн японского муравья-древоточца (Camponotus japonicus). Затем они провели комплексный анализ генов, экспрессируемых в антеннах, с использованием секвенатора ДНК следующего поколения и суперкомпьютера в Национальном институте фундаментальной биологии. В результате были расшифрованы нуклеотидные последовательности 11 новых CSPs.
Группа провела молекулярно-филогенетический и эволюционный анализ, используя информацию о последовательностях CSPs из различных видов насекомых, и проанализировала уровни экспрессии CSPs с помощью количественной полимеразной цепной реакции (qPCR). В результате удалось идентифицировать два белка, CjapCSP12 и CjapCSP13, которые особенно разнообразны среди муравьёв и экспрессируются специфически в основных хемосенсорных органах рабочих муравьёв, особенно в антеннах.
Кроме того, детальное исследование локализации экспрессии этих генов показало, что, как и в случае с CjapCSP1 (связанным с рецепторами кутикулярных углеводородов), они ко-экспрессируются внутри антенн.
Эти данные позволяют предположить, что сложные CSPs, специфически эволюционировавшие у муравьёв, действуют в антеннах кооперативно и обладают способностью распознавать сложную индивидуальную информацию, передаваемую кутикулярными углеводородами.
Доцент-проектировщик Ходзё Масару комментирует: «Это даёт отправную точку для выяснения молекулярной основы и эволюции сложной коммуникации, наблюдаемой в муравьиных обществах. Мы надеемся, что эти результаты внесут значительный вклад в будущую работу по выяснению молекулярных механизмов, поддерживающих сложную социальную организацию муравьёв, и эволюции этих механизмов».