Cell：震惊!工蚁酿成蚁后仅由单个卵白节制

起源：本站原创 2021-11-10 13:36

如今，在一项新的研讨中，来自美国宾夕法尼亚年夜学佩雷尔曼医学院的研讨职员申报了一个令人诧异的发现：一种名为Kr-h1（Krüppel homolog 1）的单个卵白对社会调理激素（socially regulated hormone）做出反馈，以协调这种简单的社会转变。相关研讨成果于2021年11月4日在线颁发在Cell期刊上。

2021年11月10日讯/BIOON/---依据社会抵触的成果，蚂蚁物种跳镰猛蚁（Harpegnathos saltator）会做一些不寻常的事情：它们可以从工蚁切换到一种称为gamergate的相似蚁后的位置。如今，在一项新的研讨中，来自美国宾夕法尼亚年夜学佩雷尔曼医学院的研讨职员申报了一个令人诧异的发现：一种名为Kr-h1（Krüppel homolog 1）的单个卵白对社会调理激素（socially regulated hormone）做出反馈，以协调这种简单的社会转变。相关研讨成果于2021年11月4日在线颁发在Cell期刊上，论文题目为“Kr-h1 maintains distinct caste-specific neurotranscriptomes in response to socially regulated hormones”。论文通信作者为宾夕法尼亚年夜学佩雷尔曼医学院的Roberto Bonasio和Shelley Berger。论文第一作者为宾夕法尼亚年夜学佩雷尔曼医学院的Janko Gospocic和Karl Glastad。

Bonasio说，“植物的年夜脑是可塑的；也便是说，它们可以改动其构造和功效以应答情况。这一进程也产生在人类的年夜脑中--想想芳华期的行动变动--对生活至关紧张，但节制它的分子机制并不完整相识。咱们确定，在蚂蚁中，Kr-h1通过避免不恰当的基因激活来遏制年夜脑的可塑性。”

在一个蚁群中，工蚁通过寻觅食品和袭击入侵者来维持蚁群，而蚁后的次要工作是产卵。然而，恰是异样的基因指令，发生了这些十分分歧的社会脚色和行动。通过研讨蚂蚁，Bonasio、Berger及其共事们想相识将某些基因“开启”或“敞开”若何影响年夜脑功效和行动。鉴于成年的跳镰猛蚁可以从工蚁切换到gamergate，它们是这种研讨的完满选择。

为了可能研讨招致这种转换的潜在分子变乱，这些作者开辟出一种从蚂蚁身上拆散神经元的办法，并在试验室的塑料培育皿中让它们存活。这使得他们可能摸索这些神经元若何对情况变动做出反馈，包含激素程度的变动。

这些作者进一步确定了两种激素：保幼激素（juvenile hormone）和蜕皮激素（ecdysone），它们以分歧的程度存在于工蚁和gamergate的体内，而且在工蚁和gamergate的年夜脑中发生了分歧的基因激活形式。最年夜的惊喜是这两种激素通过激活单个卵白Kr-h1来影响这些神经元。

图片来自Cell, 2021, doi:10.1016/j.cell.2021.10.006。

Berger说，“这种卵白调理工蚁和gamergate的分歧基因，并避免这些蚂蚁做出‘社会上不适宜’的行动。也便是说，必要Kr-h1来维持社会品级之间的边界，并确保工蚁持续任务，而gamergate持续像蚁后一样行事。”

Bonasio弥补说，“咱们没有预料到，统一种卵白可以使工蚁和gamergate的年夜脑中的分歧基因缄默，并是以克制gamergate的工蚁行动和工蚁的gamergate行动。咱们本来以为，这些任务将被分派给两种或更多分歧的因子，每种因子只存在于工蚁或gamergate的年夜脑中。”

这些发现提醒了社会调理激素和基因调理在植物年夜脑从一种遗传形式和社会品级切换到另一种形式和社会品级的才能中起侧重要作用。Berger说，“症结信息是，至多在蚂蚁中，多种行动形式同时在基因组中被指定，并且基因调控对这种无机体进行哪种行动有很年夜影响。换句话说，杰基尔博士和海德师长教师（Dr. Jekyll and Mr. Hyde，指的是英国作家Stevenson的作品，书中的主角是凶恶的大夫Jekyll，他将本人看成试验工具，成果却招致人格决裂，酿成夜晚会转为邪恶Hyde的双重人格）都曾经写进了基因组；每个个别都可以饰演任何一个脚色，这取决于哪个基因开关开启或敞开。”

这些作者以为，其意义能够比相识蚂蚁和其他虫豸的行动可塑性要深远得多。Bonasio说，“咱们很想猜想，相关的卵白能够在更简单的年夜脑中具备相似的功效，包含咱们本人的年夜脑。发现这些卵白能够使咱们有一天可能复原曾经失去可塑性的年夜脑，例如苍老的年夜脑。”

单个因子可以在分歧的年夜脑中克制一组分歧的基因和行动，这一发现提出了对于若何调理这种卵白和其他相似卵白的双重功效的紧张成绩。在将来的研讨中，这些作者筹划摸索Kr-h1在其他无机体中的作用。他们说，他们还想摸索情况若何在表观程度上影响基因调理--通过DNA上某些化学标志的存在或缺失，以及这反过去若何影响年夜脑的可塑性和行动。（100医药网 100yiyao.com）

参考材料：

Janko Gospocic et al. . Cell, 2021, doi:10.1016/j.cell.2021.10.006.

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