Растительная диета влияет на касту будущей пчелы
Китайские ученые открыли фактор, влияющий на формирование каст в семье медоносной пчелы. Они показали, что содержащаяся в рационе личинок микро-РНК растений угнетает работу определенного гена пчелиной матки, и личинки становятся рабочими.
© Jon Sullivan
Семьи общественных насекомых делятся на касты. У медоносных пчел Apis mellifera личинки женского пола могут стать либо пчелиной маткой (царицей), либо рабочей пчелой.
Известно, что конкретный путь развития не предопределен генетически, а зависит от многих факторов, в том числе рациона личинок. При питании маточным молочком — выделением желез пчел-кормилиц — личинка становится маткой, тогда как употребление в пищу перги (пыльцы, смешанной с медом) делает из нее рабочую пчелу.
Предыдущие исследования отдельных компонентов рациона пчелиных личинок не объясняли источника сильных различий в строении и физиологии рабочих пчел и маток. Китайские ученые решили проверить влияние микро-РНК на развитие пчел, поскольку было известно, что, попадая с пищей в организм эта нуклеиновая кислота может накапливаться в тканях и влиять на работу генов, определяющих развитие.
Методами молекулярной биологии ученые выделили РНК из четырех источников питания личинок: маточного молочка, меда, перги и пыльцы. Качественное сравнение РНК с генетическим материалом пчел и капусты — растения, на котором кормились насекомые, показало, что в маточном молочке и меде содержится больше РНК пчелиного происхождения.
Будущие матки имеют животный рацион. В пище будущих рабочих пчел — перге и пыльце — напротив больше РНК растительного происхождения, из капусты.
© Drs. Xi Chen and Kegan Zhu
Затем в материале были выделены малые РНК и совсем короткие кусочки этой нуклеиновой кислоты — микроРНК. Эти фрагменты в концентрациях, соответствующих концентрациям в пыльце, добавляли в питательную среду, куда высаживали личинок.
Для сравнения использовали среду без добавления РНК. Эксперимент показал, что растительная РНК накапливается в тканях личинок и приводит к увеличению времени их развития, снижению длины тела и веса, а также уменьшению яичников.
Отсутствие этого вещества в маточном молочке способствует развитию пчелиных маток.
Эти наблюдения уточнили с помощью метода полимеразной цепной реакции (ПЦР), показав, что в рационе будущих рабочих пчел 15 типов микро-РНК встречались наиболее часто. Одна из таких микро-РНК — miR162a связывалась с исследованным ранее геном amТОР, одним из 96 возможных генов-мишеней для выделенных микро-РНК, и снижала его работу на 72%.
Таким образом ученые показали механизм влияния растительной микро-РНК на работу гена развивающейся личинки, и ее будущую «судьбу» в семье.
Исследование опубликовано в журнале PLOS.Genetics
Источник: chrdk.ru
