Міжнародна група дослідників, порівнявши геноми 163 видів мурах, з’ясувала, як ці комахи сформували надзвичайно ефективну соціальну систему. Мурахи, чисельність яких у 2,5 мільйона разів перевищує людську, виявилися прикладом того, як еволюція може зберігати ключові гени протягом 100 мільйонів років задля підтримки кооперації. Про це повідомляє медіа про науку, технології та здоров’я КРВ.медіа з посиланням на текст дослідження.
Еволюційна сталість ключових генів
Головна наукова новина цього дослідження полягає у виявленні того, що гени, які регулюють розподіл обов’язків у колонії мурах, майже не змінювались протягом понад 100 мільйонів років. Це стосується, зокрема, генів, відповідальних за розвиток касти робочих особин — мурах, які не розмножуються, але забезпечують виживання колонії. Дослідники встановили, що мутації, які могли б зашкодити цим функціям, активно відсікались природним добором.
Колонія як єдиний організм
Біологи часто описують колонію мурах як надорганізм — спільноту, де кожен індивід діє подібно до клітини в тілі. Хоча генетичний код робітниць і королеви спільний, їхні ролі визначаються тим, як активуються ті чи інші гени. На це впливають гормони, наприклад, ювенільний гормон, що вирішує, чи стане личинка королевою чи робітницею.
Хромосомні перебудови та інновації
Однією з ключових тем дослідження стала синтенія — збереження порядку генів на хромосомах. У мурах ці порядки змінюються швидше, ніж у хребетних, що дозволяє їм адаптуватися до різних умов. Водночас приблизно 970 ділянок геному залишаються стабільними. Саме ці «острови стабільності» кодують критично важливі для колонії функції: наприклад, вироблення яйцевого білка вітелогеніну або ферментів, що регулюють обмін жирів.
Гормональна регуляція та стабільність колонії
Гени, пов’язані з гормональною регуляцією, як-от фермент JHAMT або білки сигнальних шляхів MAPK, демонструють різні еволюційні стратегії у різних видів. У колоніях з гнучкою структурою відбір зберігає ці гени активними, тоді як у стабільних суспільствах вони піддаються меншому тиску. При цьому рецептори до гормонів, таких як ювенільний гормон чи інсулін, часто розташовані в стабільних частинах геному — це вказує на те, що ендокринна система зберігалася разом як функціональний блок.
Генетика соціальних адаптацій
Дослідження також висвітлює, як еволюція впливає на адаптації у великих колоніях. У видів з вираженим розподілом праці гени мозкового розвитку (наприклад, GCM і mAChR‑A) активніші в окремих кастах. Там, де робітниці втратили здатність до розмноження, гени, пов’язані з оогенезом (утворенням яйцеклітин), зменшили свою активність.
Ці зміни ще різкіші у соціальних паразитів — інквілінів — видів, що втратили касту робітниць. У них спостерігається втрата генів рецепторів запаху (що унеможливлює ефективну комунікацію в колонії) та велика кількість хромосомних перебудов, що відповідає вузькому екологічному спектру.
Результати цього дослідження важливі не лише для розуміння еволюції мурах, а й для біоінженерії. Знання про стабільні генетичні блоки, що забезпечують кооперацію, можуть бути використані для створення синтетичних систем із розподіленими функціями — наприклад, у сфері мікробних фабрик чи організованого розподілу клітин у тканинах.
Цей баланс між гнучкістю й консерватизмом — коли структура геному може змінюватися, але критично важливі механізми залишаються незмінними — може надихнути розробників адаптивних технологій.
Раніше ми писали, що кофеїн змушує мурах шукати отруту — дослідження
