科学家发现单一蛋白质可促使某些蚂蚁从工蚁转变为蚁后

作者: Roberto Bonasio

来源: ScienceAlert

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一项新研究发现,单一蛋白质的轻微激活变化可以决定某些蚂蚁是成为工蚁还是蚁后。研究揭示了两种主要的社会激素通过单一蛋白质因子控制蚂蚁的等级行为,并提出基因调控影响最终行为的可能性。

根据一项新研究,单一蛋白质的轻微激活变化可以决定某些蚂蚁是成为低等工蚁还是生殖蚁后。尽管大多数蚂蚁物种在出生时就确定了其在蚁群中的等级,几乎没有能力攀登社会阶梯,但Jerdon的跳蚁(Harpegnathos saltator)有所不同。当该物种的蚁后死亡时,蚁群中的工蚁会争夺谁来接替她的位置。最终获胜的蚂蚁被称为'gamergates'。

这些蚂蚁不再进行觅食工作,而是指挥其他蚂蚁,并花费时间繁殖和产卵,基本上接管了蚁后的角色。先前的研究表明,转变为gamergate伴随着蚂蚁大脑的变化,包括不同的基因表达、不同的激素水平和不同的细胞组成。这些统治蚂蚁的寿命也比其他工蚁长约五倍。但究竟是什么触发了这种中年转变?直到现在,这仍然是一个谜。

为了进一步探索大脑的可塑性,Bonasio及其同事对Jerdon的跳蚁进行了一系列实验,其中他们的神经元暴露于不同水平的激素。研究团队特别关注两种激素,即幼激素III(JH3)和蜕皮激素20-羟基蜕皮酮(20E)。这些激素被认为可以调节蚂蚁甚至一些其他社会昆虫(如蜜蜂)的社会行为。在当前的研究中,当蚂蚁大脑注射了JH3的类似物时,作者发现它减少了它们的狩猎活动。

另一方面,当20E注射到大脑中时,它刺激了卵巢的激活。这些发现表明,这些激素的信号通路中存在某种机制,决定了从一个社会等级到另一个等级的转变。但这种转变本身是什么呢?

通过隔离蚂蚁大脑中的特定神经元,研究人员在实验室中进一步详细测试了这种机制可能如何工作。这两种社会激素最终似乎通过激活单一蛋白质因子,即Krüppel同源物1(Kr-h1)来影响蚂蚁神经元。

Kr-h1就像一个开关,而激素是手指,可以打开或关闭工蚁或gamergate的大脑状态。具体来说,这些激素似乎影响了Kr-h1最终在神经元细胞中结合的基因。对于工蚁中看到的激素水平,Kr-h1似乎结合并抑制了与gamergates相关的基因。同时,对于gamergates中看到的激素水平,该蛋白质似乎抑制了基于工蚁的基因通路。

当这种蛋白质从蚂蚁的神经元中完全删除时,研究人员发现gamergate蚂蚁开始表现得像工蚁,而工蚁开始表现得像gamergates。

虽然这些结果确实表明,Jerdon的跳蚁中有两种主要的社会激素控制着等级行为,并且这是通过单一蛋白质因子完成的,但我们需要进一步的研究来证明这一点。此外,研究作者希望调查Kr-h1的作用是否存在于其他共享类似神经激素的社会生物中。目前,关键信息是,蚂蚁基因组中似乎写入了多种可能的行为,基因调控可以影响最终哪种行为占据主导地位。

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原始文件名: /home/andie/dev/tudou/annot/2021年英语网页/Scientists Find A Single Protein Can Switch Some Ants From A Worker Into A Queen ScienceAlert.txt

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