Как пчёлы выбирают профессию: учёные связали обратимые эпигенетические метки с поведенческими паттернами

Учёные из Университета Джонса Хопкинса впервые показали, что сложные, обратимые модели поведения у пчёл (и, предположительно, других животных) связаны с обратимыми химическими метками на генах — процессом, известным как метилирование ДНК.

Исследование, опубликованное 16 сентября в Nature Neuroscience, впервые связывает эпигенетические метки на уровне ДНК с поведением целого организма. Ключевой вывод: как само поведение, так и соответствующие молекулярные изменения являются обратимыми, что имеет важное значение для понимания здоровья человека.

Эпигенетика и поведение пчёл

Рабочие пчёлы в улье — генетически идентичные сёстры, но выполняют разные задачи:

• Няньки — моложе, остаются в улье, ухаживают за маткой и личинками.
• Фуражиры — старше, покидают улей для сбора пыльцы и ресурсов.

Учёные во главе с Энди Файнбергом и Гро Амдам создали новые ульи из пчёл одного возраста, чтобы исключить влияние возраста на поведение. Проанализировав метилирование ДНК в мозге 21 няньки и 21 фуражира с помощью метода CHARM, они обнаружили 155 регионов ДНК с разными паттернами метилирования у двух «профессий». Эти различия затрагивали в основном регуляторные гены.

Обратимость изменений

Чтобы проверить, постоянны ли эти эпигенетические метки, исследователи удалили всех нянек из улья. Через несколько недель часть фуражиров вернулась к обязанностям нянек, восстановив баланс.

Анализ показал, что у фуражиров, ставших няньками, изменились паттерны метилирования в 107 регионах ДНК. Более половины из этих регионов (57) совпали с теми, что отличали изначальных нянек от фуражиров. Это доказывает, что эпигенетические метки обратимы и напрямую связаны с поведением и социальной ролью в улье.

Значение для науки

Исследование предлагает модель для изучения сложных поведенческих процессов у людей, таких как обучение, память, реакция на стресс и аффективные расстройства. Оно показывает, как генетическая последовательность, изменяемая обратимыми эпигенетическими метками под влиянием внешних факторов, может формировать стабильные, но гибкие модели поведения.