Ученые-биологи погрузились в изучение генетических корней кооперативного поведения у медоносных пчел (Apis mellifera). Их исследование пролило свет на удивительный факт: ген fruitless, исторически ответственный у насекомых за брачные ритуалы, в ходе развития социальных видов кардинально изменил свою функцию. Его новая задача – поддержание слаженного существования пчелиного сообщества как неразрывного сверхорганизма.
Трутни и искусство взаимопомощи
В пределах улья поведение трутней — отличный образец кооперации. Они не соперничают между собой за ресурсы или территорию. Вместо этого получают все необходимые питательные вещества от неустанных рабочих пчел посредством трофаллаксиса. Это деликатный процесс прямой передачи жидкой пищи от одной особи к другой. Подобное взаимодействие требует тонкой координации: трутень приближается к работнице и запрашивает корм, касаясь ее головы своими антеннами. Этот контакт жизненно важен и поддерживается на протяжении всего обмена пищей.
Белок FruM: Маэстро социального поведения
Оказалось, что именно белок FruM (мужская версия белка Fruitless) служит ключевым регулятором этой сложной системы. Применив передовую технологию модификации генома CRISPR/Cas9, исследователи успешно создали линию пчел-самцов, у которых активность гена `fru` была отключена. Наблюдения с использованием высокотехнологичной системы трекинга BBAS (Bee Behavioral Annotation System), отслеживающей передвижения особей через QR-коды, зафиксировали поразительные сдвиги в поведении генетически измененных трутней.
Последствия "отключения" гена
Во-первых, у мутантов вдвое сократилась частота попыток получить пищу от рабочих пчел, а продолжительность самого акта кормления значительно уменьшилась. Во-вторых, насекомые с "выключенным" геном утратили точность навигации внутри родного улья. Если обычные трутни предпочитают медовые секции или окраинные участки, сознательно избегая областей хранения пыльцы (которую они не способны переработать), то их мутантные сородичи начали массово попадать в пыльцевые ячейки. Это поведение абсолютно не свойственно естественным особям. Примечательно, что общая подвижность мутантов, их реакция на световые раздражители и восприятие феромонов матки остались на прежнем уровне. Это убедительное доказательство того, что ген `fruitless` точечно влияет на формирование именно "социальных навыков", а не базовых физических возможностей.
Нейронная сеть кооперации
Детальный анализ пчелиного мозга показал удивительную деталь: белок FruM активно синтезируется примерно в 1800 нейронах. Эти специализированные клетки формируют нейронный контур, являющийся жизненно важным мостом между сенсорными модулями (зрением и обонянием) и ключевыми центрами принятия решений – грибовидными телами. У трутней структура этой сети, особенно в областях антеннальных долей и зрительных трактов, обладает ярко выраженными «мужскими» характеристиками.
Эволюционная победа кооперации
По мнению авторов, возникновение такой строгой генетической программы стало ключевым эволюционным достижением, позволившим пчелам достичь исключительной эффективности в распределении ресурсов внутри колонии. Благодаря ей трутни действуют четко: они "запрограммированы" на оптимальную частоту и продолжительность социальных взаимодействий. Это существенно облегчает жизнь рабочим пчелам и способствует коллективному благополучию всей пчелиной семьи. Таким образом, успешная адаптация древних генов, изначально отвечавших за воспроизводство, стала краеугольным камнем сложной социальной структуры медоносных пчел.
Источник: naked-science.ru
