Jak geny wpływają na zachowania społeczne u mrówek

Eusocjalność jest skomplikowaną organizacją społeczności zwierzęcej, zdefiniowaną przez wspólną opiekę nad potomstwem oraz podział pracy między kasty reprodukujące i niereprodukujące. W odróżnieniu do socjalności u ludzi zależącej od elementów kulturowych, owady eusocjalne, takie jak mrówki, pszczoły, osy i termity, ewoluowały poprzez dobór naturalny. Teorie ewolucyjne podkreślają siłę współpracy w osiąganiu wyższych stopni organizacji i niszczycielskie tendencje z niższych poziomów selekcji, które utrzymują cechy samolubności.

Finansowany przez UE projekt "Genome evolution in attine ants" (GENTS) użył dobrze zbadanego społecznego modelu owadziego, mrówek grzybiarek. Uczestnicy projektu badali epigenetyczne mechanizmy utrzymujące i regulujące mechanizmy poziomu genomicznego, które umożliwiają warunkową ekspresję genetyczną oraz ekspresję cech samolubności u osobników w obrębie społeczeństw.

W tym celu najnowszy program badawczy z dziedziny biologii ewolucyjnej (Centrum Ewolucji Społecznej, Uniwersytet Kopenhaski) nawiązał współpracę z chińskim centrum doskonałości w dziedzinie sekwencjonowania genomu (BGI Shenzhen). Projekt GENTS skupił się na epigenetycznej regulacji różnicowania na kasty i edycji RNA u Acromyrmex echinatior (mrówki tnącej liście). Jako że epigenetyczne mechanizmy regulują funkcje genów, projekt miał na celu określenie ich roli w regulacji ekspresji genetycznej w mózgu trzech rożnych, żeńskich kast mrówek A. echinatior.

Naukowcy odkryli, że edycja RNA była dominująca wśród wielu genów ulegających ekspresji w mózgu małych robotnic, dużych robotnic i królowych-dziewic. Stwierdzono ponad 10000 zdarzeń edycji RNA w ponad 800 genach. Te geny z edycją RNA były funkcjonalnie wzbogacone w neurotransmisję, rytm serca, odpowiedź temperaturową, splicing RNA i biosyntezę kwasu karboksylowego.

Ważnym odkryciem projektu GENTS było stwierdzone zróżnicowanie poziomów edycji tych samych miejsc między kastami. To sugeruje, że edycja RNA może być generalnym mechanizmem, który kształtuje zachowanie kastowe u mrówek, po tym jak kod genetyczny uległ transkrypcji. Projekt GENTS zbadał po raz pierwszy i wyraźnie poszerzył naszą wiedzę na temat regulacji edycji RNA u eusocialnych gatunków owadów.