Gli scienziati hanno scoperto che una singola proteina può trasformare alcune formiche da operaie in regine

Una leggera modifica nell’attivazione di una singola proteina potrebbe determinare se alcune formiche diventano misere operaie o regine riproduttive, Secondo un nuovo studio.

Mentre la maggior parte delle specie di formiche nascono in un certo strato nella loro colonia, con poca o nessuna capacità di salire la scala sociale, la formica Gerdon saltellante (Harpegnathos salato) è un po’ diverso.

Quando una regina di questa specie muore, i lavoratori della colonia competono su chi la sostituirà. Le formiche vittoriose alla fine diventano i cosiddetti “gamergates”. A parte il loro lavoro di foraggiamento, questi individui invece organizzano altre formiche in giro e trascorrono il loro tempo ad allevare e deporre le uova, assumendo essenzialmente il ruolo della regina.

Precedenti studi hanno dimostrato che la transizione al gamergate comporta cambiamenti nel cervello della formica, comprese diverse espressioni geniche, diversi livelli ormonali e diverse strutture cellulari. Queste formiche dominanti vivono anche circa cinque volte più a lungo delle altre formiche lavoratrici.

Ma cosa ha portato esattamente a questa sorprendente trasformazione di mezza età? Fino ad ora, era per lo più un mistero.

I cervelli degli animali sono plastici, cioè possono cambiare la loro struttura e funzione in risposta all’ambiente. spiegare Il biologo molecolare Roberto Bonacio dell’Università della Pennsylvania.

“Questo processo, che si verifica anche nel cervello umano – si pensi ai cambiamenti nel comportamento durante l’adolescenza – è essenziale per la sopravvivenza, ma i meccanismi molecolari che lo controllano non sono completamente compresi”.

Per esplorare ulteriormente l’idea della plasticità cerebrale, Bonacio e i suoi colleghi hanno condotto una serie di esperimenti sulle formiche Gerdon che saltano, in cui i loro neuroni sono stati esposti a diversi livelli di ormoni.

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Il team ha concentrato la propria attenzione su due tipi di ormoni, in particolare l’ormone giovanile III (JH3) e l’ormone steroideo 20-idrossiecdisone (20E). Si pensa che entrambi regolino il comportamento sociale nelle formiche e anche in alcuni altri insetti sociali, come le api.

Nello studio attuale, quando nel cervello delle formiche è stato iniettato un analogo del JH3, gli autori hanno scoperto che riduceva la loro attività di caccia. D’altra parte, quando 20E è stato iniettato nel cervello, ha stimolato l’attivazione ovarica.

I risultati suggeriscono che c’è qualcosa nelle vie di segnalazione di questi ormoni che determina il passaggio da una classe sociale all’altra. Ma qual è la chiave stessa?

Isolando neuroni specifici nel cervello delle formiche, i ricercatori hanno testato come questo meccanismo potrebbe funzionare in modo più dettagliato in laboratorio. Alla fine, entrambi gli ormoni sociali sembrano influenzare i neuroni delle formiche attraverso l’attivazione di un singolo fattore proteico, noto come omologo 1 di Krüppel (Kr-h1).

Kr-h1 è una specie di interruttore della luce, gli ormoni sono le dita, che accendono o spengono lo stato del cervello funzionante o lo stato del cervello del gamergate.

In particolare, questi ormoni sembrano influenzare ciò a cui i geni Kr-h1 si legano alla fine all’interno del neurone.

Rispetto al livello di ormoni osservati nelle formiche operaie, Kr-h1 sembra legare e reprimere i geni correlati ai giocatori. Nel frattempo, rispetto al livello di ormoni osservati nei giochi, la proteina sembra inibire i percorsi genici basati sui fattori.

Quando questa proteina è stata completamente eliminata dai neuroni delle formiche, i ricercatori hanno scoperto che le formiche gamergate hanno iniziato a comportarsi come operaie e le formiche operaie hanno iniziato a comportarsi come gamergate.

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“Non ci aspettavamo che la stessa proteina potesse mettere a tacere geni diversi nel cervello di diversi strati e, di conseguenza, sopprimere il comportamento di gioco dei lavoratori e il comportamento di gioco dei lavoratori”, Lui dice Bonacio.

“Pensavamo che queste funzioni sarebbero state assegnate a due o più fattori diversi, ognuno dei quali è presente solo nell’uno o nell’altro del cervello”.

Mentre i risultati suggeriscono certamente che ci sono due principali ormoni sociali che controllano il comportamento di classe nelle formiche saltatrici Jerdon e che questo avviene tramite un singolo fattore proteico, saranno necessarie ulteriori ricerche per dimostrarlo effettivamente.

Inoltre, gli autori dello studio vogliono indagare se un ruolo per Kr-h1 è presente in altri esseri sociali che condividono neurormoni simili.

Per ora, tuttavia, il messaggio principale è che sembrano esserci molti potenziali comportamenti scritti nel genoma della formica e la regolazione genica può influenzare quale comportamento alla fine prende il sopravvento.

“In altre parole,” Lui dice L’epigenetista Shelley Berger dell’Università della Pennsylvania, “Parti sia del dottor Jekyll che del signor Hyde sono già scritte nel genoma; ognuno può svolgere qualsiasi ruolo, a seconda di quali interruttori genetici vengono attivati ​​o disattivati”.

Lo studio è stato pubblicato su cella di prigione.

Giustina Rizzo

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