Медоносные пчелы наследуют альтруистические черты от матери
Хотя многим животным не свойственны альтруистические наклонности, недавнее исследование, проведенное под руководством Университета штата Пенсильвания, показало, что медоносные пчелы являются важным исключением.
Более того, специалисты выявили увлекательное эволюционное состязание генетиков, определяющее, от кого из родителей они наследуют этот признак. В своем исследовании, опубликованном в журнале "Молекулярная экология", группа специалистов глубоко изучила генетические истоки поведения "свиты", наблюдаемого у самок рабочих медоносных пчел.
"Люди часто думают, что различные фенотипы являются результатом различий в последовательностях генов или в окружающей среде", - сказал ведущий автор исследования Шон Бреснахан, докторант кафедры молекулярных, клеточных и интегративных биологических наук Университета Пенсильвании.
"Но данное исследование показывает, что дело не только в различиях в самом гене, но и в том, от кого из родителей этот ген унаследован. В силу самой природы насекомого, получившего ген от матери, независимо от последовательности гена, оно, возможно, будет вести себя иначе, чем копия гена от отца".
При встрече с феромоном пчелиной матки рабочие пчелы отключают свои собственные репродуктивные способности. Они также распространяют феромон среди своих собратьев и горячо заботятся о королеве и ее последующем расплоде. Такое альтруистическое поведение обеспечивает оптимальный репродуктивный успех матки, а рабочие пчелы остаются без потомства. Учитывая структуру улья, матка обычно является матриархом большинства, если не всех, пчел.
Исследователи обнаружили, что рабочие пчелы наследуют гены, повышающие их чувствительность к этому феромону, от обеих родительских линий. Однако только в том случае, если эти гены передаются от матери, они приводят к альтруистическому поведению.
"Медоносные пчелы - один из немногих видов животных, демонстрирующих альтруистическое поведение, когда одни особи отказываются от собственного размножения ради помощи другим", - говорит старший автор работы Кристина Грозингер, профессор энтомологии из Penn State.
"Данное исследование показывает очень тонкую и неожиданную форму генетического контроля такого поведения. В нашей системе мы видим, что гены матери - королевы - поддерживают альтруистическое поведение у ее потомства, что приводит к увеличению количества копий ее генов в популяции".
"Вместо того чтобы производить собственные яйца, рабочие пчелы поддерживают размножение королевы. Это дополняет наши предыдущие исследования, которые показали, что гены отцов поддерживают эгоистическое поведение рабочих пчел, когда пчелы перестают помогать своей королеве-матери и сосредотачиваются на собственном воспроизводстве".
Интересно, что королева спаривается с многочисленными самцами. В результате рабочие пчелы имеют одну и ту же мать, но разных отцов. Брешнахан пролил свет на последствия этой уникальной репродуктивной стратегии: "Вот почему теория родства внутригеномных конфликтов предсказывает, что гены, унаследованные от матери, будут поддерживать альтруистическое поведение у медоносных пчел".
"Пчеле-работнице выгоднее помогать, а не конкурировать с матерью и сестрами, которые несут больше копий генов рабочей особи, чем она могла бы воспроизвести сама. Напротив, у видов, где самка спаривается только один раз, альтруистическое поведение, как предполагается, поддерживается генами отца".
Для проведения исследования потребовалось скрестить шесть различных родов медоносных пчел. Это, по словам Бреснахана, легче сделать с млекопитающими или растениями, но особенно сложно с насекомыми. Убедившись, что скрещивание прошло успешно, и проследив за созреванием потомства, ученые оценили, как рабочие пчелы реагируют на феромон королевы.
"Наконец, мы использовали секвенирование РНК для изучения экспрессии генов у рабочих особей, но, что важно, мы также секвенировали геномы родителей этих скрещиваний", - сказал Бреснахан.
"Таким образом, мы смогли разработать персонализированные геномы родителей, а затем сопоставить экспрессию генов рабочих особей с экспрессией генов каждого из родителей и выяснить, в геноме какого из родителей экспрессируется данный ген".
