З солдатів у збирачі: вчені «перепрограмували» мозок мурах

Вчені з’ясували, що складна кастова система мурах може частково контролюватися версію гематоенцефалічного бар’єру (ГЕБ), створену комахами, — “воротаря”, який пропускає в мозок лише певні речовини.

У ході дослідження вчені з’ясували, які гени та білки експресуються по-різному у двох класів мурах (Camponotus floridanus). Вони виявили, що фермент, що розщеплює ювенільний гормон, відомий як естраза ювенільного гормону, присутній тільки в клітинах, що становлять гематоенцефалічний бар’єр мурах.

Їхній аналіз показав, що мурахи-солдати відрізнялися вищим рівнем ювенільної гормональної естерази, ніж збирачі, і, отже, менша кількість гормону потрапляла в мозок солдатів.

Коли дослідники ввели ювенільний гормон безпосередньо в мозок мурах-солдат, минаючи гематоенцефалічний бар’єр, мурахи відмовилися від своєї ролі «найманця» і почали шукати їжу.

Комахи продемонстрували аналогічне зрушення у соціальній поведінці, коли дослідники скоротили запаси ювенільної гормональної естерази, маніпулюючи геном, який її виробляє. Без ферменту, здатного його розщепити, ювенільний гормон досяг мозку мурах і перепрограмував їхню поведінку.

Мурашник — це ретельно організована спільнота комах з чітким поділом праці, що забезпечує безперебійну роботу. Поки королева відкладає яйця, робочі мурахи або добувають їжу, або захищають гніздо як солдати, а гормони мурах, у тому числі так званий ювенільний, визначають, яку роль грає кожна мурашка.

Однак дослідники мало знали про основні молекулярні механізми контролю, які регулюють ці гормони для формування соціальної поведінки.

Результати дослідження опубліковані у журналі Cell.