单一蛋白如何将蚂蚁从工人转换为女王

我们所有人都不断地修改我们的行为以适合我们所处的任何情况。您不会像葬礼,初次约会或求职面前那样在聚会上行事。这个痛苦

我们所有人都不断地修改我们的行为以适合我们所处的任何情况。您不会像葬礼,初次约会或求职面前那样在聚会上行事。这种能够灵活地响应社会线索的行为具有科学名称:行为可塑性。实际上,在大多数动物中,尤其是那些生活在非常社会社区的动物中,面对社会冲突时修改行为的能力对于生存至关重要。自然界研究最多的分层社区之一是蚂蚁物种harpegnathos saltator。不同类型的harpegnathos蚂蚁扮演着一定的角色,以支持其殖民地的持续繁殖和成功,这围绕女王蚂蚁。虽然大多数蚂蚁是无菌工人,但可以产卵的雌性(称为gamergates)的生殖女性少得多。

但是,这些角色不是固定的:取决于某些社会冲突的结果,蚂蚁可以在工人和gamergate状态之间切换。这种能力使Harpegnathos盐盐成为研究社会互动和冲突如何介导蚂蚁分子构成的绝佳模型。

激素与KR-H1蛋白相互作用以确定社会行为

当女王死亡时,殖民地突然需要生殖女性。蚂蚁为这项权利而对决,其余的人很快将其工人身份置于生殖gamergates。与工人不同,Gamergates不会觅食食物,而是产卵并对工人表现出侵略性行为。尽管研究人员知道这种行为过渡是基因表达和激素水平的重新配置,但这些变化的确切机制以前尚不清楚。

研究人员在杂志上发表的一篇论文中报道说,一种蛋白质KR-H1(Krüppel同源物1)是由在工人和Gamergates中发现的激素操纵的。基于种姓系统不同的激素水平,蛋白质作用于蚂蚁神经元的基因组,以抑制或激活与社会行为有关的基因。研究人员,由宾夕法尼亚大学和宾夕法尼亚大学的科学家组成的团队德国弗赖堡大学,使用体内和体外技术的组合来研究将激素变化与行为变化联系起来的实际机制。该小组在人工实验室环境中观察了工人和gamergate蚂蚁,并煽动了决斗比赛。他们还分离了两个不同种姓的养殖神经元和人为操纵的激素水平,同时绘制了KR-H1和其他基因的活性。

研究人员表明,两种激素正在向每只蚂蚁的大脑发出以“正确”的方式行为。尽管工人蚂蚁具有刺激觅食和工人行为的少年激素水平要高得多,但gamergates的ecd固醇水平更高,刺激了生殖行为。这种激素概况不足为奇。在其他社会昆虫中已经描述了它。但是,研究人员并未期望的是,两种激素均作用于同一蛋白质KR-H1直接影响神经元的基因表达。

(信用:Piyawatnandeenoparit通过Adobe Stock)

研究结果表明,当ecdysteriods刺激时,KR-H1通过抑制与工人行为相关的基因来保持gamergate身份。然而,当在工人中发现的高水平的少年激素激活时,KR-H1做出了相反的和下调gamergate基因。这一发现意味着,在单个蚂蚁大脑中,存在两个完全不同的角色的遗传图,这两者都是对殖民地成功至关重要。这个结果 – 每个蚂蚁在其基因构成中都有两个角色,但基于KR-H1的活动而发挥了一个或另一个作用。 。

对其他社会生物的影响

单个蛋白具有重要双重功能的发现已经激发了研究人员开始思考探索蛋白质以及其他类似的蛋白质的调节。这种蛋白质也不太可能仅存在于蚂蚁中。作者指出,未来的研究应集中于了解激素和KR-H1之间的这些机制在多大程度上影响其他动物的社会行为。

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