У муравьев сотни генов обонятельных рецепторов. Многие запаховые гены муравьев собраны в тесные кластеры, при этом гены внутри кластера расположены очень близко друг к другу и имеют похожие наборы нуклеотидов. Это создает проблему: включение одного гена может случайно активировать соседние. Поэтому муравьям пришлось выработать сложный механизм фокусировки, который позволяет активировать ровно один ген. Для этого белки и РНК направленно блокируют остальные гены в кластере.
Ученые раскрыли секрет сверхчувствительности муравьев к языку запахов
Ученые из Рокфеллеровского университета выяснили, показали, как муравьи сохраняют точность восприятия химических сигналов, даже когда запахи меняются: отдельный запаховый нейрон активирует только один ген рецептора запаха, блокируя остальные, что и позволяет избегать путаницы.
Клональные муравьи-рейдеры.: Daniel Kronauer
Феромоны — это химическая основа всей социальной жизни муравьев. Эти летучие вещества работают как универсальный язык колонии, позволяя тысячам особей координировать свои действия без центрального управления. Феромоны помогают муравьям распознавать членов своей колонии и отличать их от чужаков. Каждая колония имеет уникальный химический профиль, формирующийся из смеси веществ на поверхности тела всех ее членов. Муравьи используют феромоны для разметки троп к источникам пищи. Тревожные феромоны мгновенно мобилизуют колонию при опасности.
Королева колонии постоянно выделяет феромоны, подавляющие репродуктивную способность рабочих особей и поддерживающие социальную иерархию. Эти вещества сообщают всей колонии, что матка жива и здорова. Если производство королевских феромонов прекращается, рабочие муравьи могут начать выращивать новых маток или сами откладывать яйца. Понятно, что при такой важности языка запахов, даже небольшие неточности в распознавании, могут привести к катастрофе всего сообщества.
Химическая коммуникация основана на простом правиле: один рецептор на один нейрон. В геноме муравья сотни генов обонятельных рецепторов, каждый отвечает за распознавание конкретного запаха. Если бы нейрон активировал несколько рецепторов одновременно, сигналы в мозге перекрывались бы, разрушая точность восприятия. Работа опубликована в журнале Current Biology.
Переключатель запахов внутри клетки
Схема исследования.
Исследователи изучили клональных муравьев-рейдеров и описали механизм выбора гена: когда нейрон включает выбранный ген рецептора, белки и РНК блокируют работу соседних генов.
Команда подтвердила, что этот механизм работает и у других социальных насекомых — индийского прыгающего муравья и медоносной пчелы. Открытие объясняет, как муравьям удается быстро развивать новые обонятельные рецепторы без нарушения всей системы. Базовый механизм подавления соседних генов позволяет всем генам работать по очереди и избегать путаницы.