Zdolność do współpracy pszczoły mają genach

Za badaniami stoją naukowcy z Uniwersytetu Heinricha Heinego w Düsseldorfie (HHU) oraz ich koledzy z uniwersytetów w Frankfurtcie nad Menem, Oksfordu i Würzburga. Uczeni w swoich pracach ustalili, że złożone, kooperacyjne zachowanie pszczół miodnych (Apis mellifera) jest genetycznie zaprogramowane i jest przekazywane kolejnym pokoleniom. Wyniki oraz opis badań ukazał się na łamach pisma "Science Advances".

Każdy z nas wchodzi w interakcje z innymi osobami w swojej grupie społecznej w taki czy inny sposób, poprzez swoje zachowanie. To samo dotyczy zwierząt. Ma to swoje zalety w zbiorowym zdobywaniu pożywienia, obronie przed drapieżnikami i wychowywaniu potomstwa.

U niektórych stworzeń, takich jak pszczoły miodne, interakcje te i więzi społeczne są tak silne, że poszczególni członkowie kolonii tworzą ściśle powiązane społeczeństwo, które funkcjonuje zbiorowo jako pojedynczy "superorganizm". Chociażby takie robotnice swoimi działaniami chroni całą kolonię, karmi ją i opiekuje się potomstwem.

– Repertuar zachowań poszczególnych pszczół i ich funkcja w kolonii nie są nabyte, ale raczej dziedziczone. Do tej pory nie było jednak wiadomo, w jaki sposób takie złożone zachowania są kodowane genetycznie – powiedział Martin Beye z HHU, współautor publikacji. W nowych badaniach zespół naukowców przez niego kierowany zidentyfikował specjalny gen, tzw. doublesex (dsx), który decyduje o płci owadów, ale określa też specyficzne zachowanie pszczół robotnic.

– Gen programuje, jakiego robotnica podejmuje się zadania w kolonii i na jak długo. Obejmuje to na przykład zadania zbiorowe, takie jak opieka nad larwami lub poszukiwanie pożywienia i wymianę informacji o źródłach pożywienia – powiedziała Vivien Sommer z HHU , współautorka publikacji.

Wykorzystując metodę edycji genów CRISPR-Cas9, naukowcy wyłączyli gen dsx u wybranych pszczół. Zmodyfikowane pszczoły oznaczyli kodem QR w celu ich łatwiejszej identyfikacji i monitorowali ich zachowanie w kolonii z pomocą kamer. Nagrania zostały następnie przeanalizowane przez badaczy z zespołu oraz sztuczną inteligencję, aby określić indywidualne wzorce zachowań pszczół.

– Naszym głównym pytaniem było, czy i w jaki sposób odziedziczone wzorce zachowań zmieniły się w wyniku modyfikacji genu. Takie zmiany muszą być odzwierciedlone w układzie nerwowym robotnic, gdzie kontrolowane jest określone zachowanie – wyjaśniła Sommer.

Naukowcy wprowadzili zielone białko fluorescencyjne (GFP) do sekwencji dsx, tak aby było wytwarzane razem z białkiem dsx. Obwody neuronalne można było następnie oglądać za pomocą mikroskopii fluorescencyjnej, zarówno u pszczół niezmodyfikowanych, jak i u tych, którym naukowcy grzebali w genach. Dzięki tym zabiegom udało im się dokładnie zobaczyć, jakie ścieżki neuronowe tworzy w mózgu gen dsx i w jaki sposób ten gen określa odziedziczone wzorce zachowań pszczół.

– Nasze odkrycia wskazują na fundamentalny program genetyczny, który determinuje obwody neuronalne i zachowania pszczół robotnic – podkreślił Wolfgang Rössler z Uniwersytu w Würzburgu.

Źródło: Heinrich-Heine University Duesseldorf