Японские ученые обнаружили генотип, определяющий развитие насекомых [ Редагувати ]
Некоторые из них будут стоять во главе будущего поколения, другие же закончат жизнь простыми пехотинцами. Но речь вовсе не идет о будущих руководителях гигантских корпораций, в подчинении у которых находятся тысячи служащих среднего звена. Интерес группы ученых прикован к тому, как формируется "социум" у отдельных видов насекомых, пишет японская газета Yomiuri Online (перевод на сайте Inopressa).
Недавно японские ученые Национального института передовой промышленной науки и техники (AIST) сделали открытие, которое в какой-то степени проливает свет на данный предмет.
Группа ученых института AIST, которая изучает биологические ресурсы и методы их применения под руководством профессора Такэма Фукацу, обнаружила, что по некоторым характерным особенностям в структуре генотипа зародыша тли можно четко определить будущий стереотип поведения этого насекомого. 38-летний профессор Фукацу говорит, что сотрудники его лаборатории, расположенной в Цукуба (префектура Ибараки), обнаружили, что "тля-солдат" имеет ряд характерных отличий в структуре ДНК, отсутствующих у ее рядовых сородичей.
"Широко известно, что некоторые виды насекомых, как, например, пчелы и муравьи, имеют слаженные социальные структуры. Но многие не знают, что тля тоже обладает этой особенностью", - говорит Фукацу.
Тля - крошечное насекомое, размером всего 1,5 миллиметра в длину. Этот вид насекомых очень репродуктивен и является легкой добычей для насекомых-хищников, таких, как личинки мотыльков и мух-поденок.
Как правило, обычная тля сама не может защититься от таких хищников, но у этих насекомых есть особая "команда защиты". 50% личинок этих насекомых развиваются в "солдат", которые обладают особым панцирем и способны вырабатывать яд, убивающий хищников.
"Наше внимание особенно привлек тот факт, что личинки "социально активной" тли являются клонами своих матерей. Матери рождают этих личинок в собственных телах, а не откладывают в форме яиц, причем зачатие такой личинки происходит без спаривания с самцом. Это означает, что все эти личинки обладают идентичным матери генетическим кодом, как однояйцовые близнецы", - объясняет Фукацу.
Судьба личинок одной самки тоже складывается по-разному. Одни вырастают и становятся обычной тлей, другие же становятся "солдатами" - у них не происходит полового созревания, и они не способны к воспроизведению потомства. "Солдаты" отращивают свое "защитное оружие", охраняют колонию и чистят гнезда.
Как только появляется хищник, его сразу окружает множество "солдат". Их может быть в 10 раз больше, чем количество хищников. "Солдаты" поражают врага катепсином-B - протеолитическим ферментом, расщепляющим белки. В результате наступает полный паралич тела врага, и через несколько минут он умирает.
Протеолитический фермент образуется и скапливается в пищеварительных органах "солдат". Обычная тля не производит это вещество.
"Мы считаем, что в какой-то момент срабатывает некий "выключатель", который активизирует различные элементы их ДНК", - говорит Фукацу, объясняя, почему жизнь идентичных зародышей тли идет по столь разным направлениям.
Сравнивая структуру гена двух типов тли, ученые обнаружили, что компоненты ДНК, необходимые для производства протеолитического фермента, активизируются только в личинках "солдат".
Хотя генетический механизм этого явления еще не обнаружен, Фукацу говорит, что это может быть игра чисел.
"Мы установили, что количество рождающихся "солдат" зависит от величины и плотности колонии, - говорит он. - Если плотность колонии низкая, то "солдаты" не появляются. Все личинки развиваются в обычную тлю. Но чем выше плотность популяции, тем больше личинок становятся "солдатами". Вероятно, что именно плотность колонии и является тем самым фактором, который регулирует "выключатель", активизирующий различные компоненты ДНК".
"Точная причина пока остается тайной, но наше исследование несколько пролило свет на этот вопрос", - добавляет Фукацу.
"Пока это лишь теоретическая возможность, но протеолитические ферменты, или протеаза, могут использоваться для уничтожения насекомых, повреждающих зерновые культуры. Хотя молекулы пестицида протеазы слишком крупны для того, чтобы проникнуть в тело насекомых через кожу, образец ДНК личинок-солдат вполне можно применять для генной инженерии. Если мы сможем создать сельскохозяйственные культуры с генетическим кодом тли-солдата, вредные насекомые, питающиеся такой культурой, немедленно погибнут. Этот метод смогли бы широко применять такие страны, как Соединенные Штаты, где и сейчас получили распространение растения с генетической модификацией", - сказал в заключение Фукацу.
