Новый референсный мозг может сделать клоновую муравьиную-рейдера ключевым модельным видом для нейронаук
Клоновые муравьи-рейдеры ведут почти идентичный образ жизни. Каждое новое поколение этих слепых муравьёв без маток рождается одновременно, питается одинаковой пищей, живёт в одной среде и — как бесполый вид — имеет абсолютно одинаковые гены.
Однако исследователи из Лаборатории социальной эволюции и поведения Рокфеллеровского университета под руководством Даниэля Кронауэра обнаружили удивительную индивидуальность характеристик мозга у этих муравьёв. Это может дать новое понимание нейробиологических основ индивидуальности внутри животных сообществ.
Учёные обнаружили значительные вариации в размере мозга, а также выраженный «наклон» в специфической области мозга, связанной с высшими когнитивными функциями. Ориентация этого наклона распределилась поровну: у половины муравьёв он был влево, у другой половины — вправо.
Это открытие стало возможным благодаря созданию первого референсного (эталонного) мозга клонового муравья-рейдера. Эталон был кропотливо собран из данных 40 муравьиных мозгов, вдохновлённый методами, используемыми для таких модельных организмов, как Drosophila melanogaster (плодовая мушка).
Исследование опубликовано в журнале Current Biology.
Создание модельной системы
Референсные мозги существуют лишь для двух других видов муравьёв: Cataglyphis nodus (пустынный муравей) и Cardiocondyla obscurior. Каждый из них построен на основе мозга одной особи.
Создание референса из множества особей — задача более сложная. Такие эталонные мозги существуют для плодовой мушки, мыши и рыбки данио-рерио.
Исследователи отобрали 40 клоновых муравьёв-рейдеров из наиболее изученной в лаборатории линии — клоновой линии B. Они сфокусировались на 11 областях мозга, хорошо изученных у других насекомых. С помощью моноклонального антитела, распознающего белок в синапсах, они пометили соединения между нервными клетками. Это позволило визуализировать анатомию каждого мозга, а затем совместить их для создания референса.
Неожиданные вариации
Анализ 40 индивидуальных карт мозга выявил удивительные различия. У половины особей грибовидные тела — части мозга, важные для обучения, памяти и высших когнитивных функций — были наклонены влево, а у другой половины — вправо.
Также была обнаружена неожиданная вариация в размере мозга. Предыдущие исследования связывали размер мозга с размером тела, но все клоновые муравьи-рейдеры практически одинаковы по размеру.
Учёные предполагают, что эти находки могут отражать поведенческую индивидуальность и разделение труда у этого вида, что неожиданно для их коллективистской природы.
Новый модельный вид
Исследователи надеются, что референсный мозг клонового муравья-рейдера станет виртуальным общим пространством для нейробиологов, подобно проекту Virtual Fly Brain для Drosophila melanogaster. Учёные смогут накладывать свои данные на этот эталон, что позволит сравнивать результаты разных экспериментов и лабораторий.
Использование этого вида как модельного организма для изучения того, как муравьиный мозг генерирует социальное поведение, может помочь унифицировать данные по разным видам и привести к более широким выводам о нейробиологии социальности.