Спеціальне харчування Як маточне молочко перетворює бджолу на матку - DER SPIEGEL
Бджола-матка і робітники: однакові гени, різні характеристики
Фото: Пітер Стеффен/dpa
Бджола-матка та її робітники, схоже, не мають багато спільного. Поки працівники активні, досить розумні і вміло орієнтуються в оточенні, щоб знайти їжу для колонії, одна привілей зарезервована лише для королеви: розмноження. За день може дати до 2000 яєць. З іншого боку, вона все своє життя проводить у вулику, ніколи не шукаючи квітки. Крім того, він більший і довговічніший, ніж його працьовиті предмети.
Однак генетичний склад обох вуликів однаковий - дивно, що королева та робітник можуть бути такими різними за формою та поведінкою. Зараз група німецьких та австралійських дослідників уважніше вивчила геном бджіл та вивчила хімічні зміни в генетичному матеріалі, які вмикають або вимикають окремі гени. Ця галузь досліджень називається епігенетика.
Біологи вже давно сходяться на думці, що одним із ключів до цього нерівномірного розвитку бджіл є їжа, яку вони отримують як личинки. Тільки майбутніх маток годують вишуканим соком, який називається маточним молочком, протягом усієї стадії личинок до дорослого віку. З іншого боку, робітники отримують цю енергію лише спочатку, а згодом отримують лише просту суміш пилку та нектару. Раніше було ясно, що маточне молочко має різні епігенетичні ефекти. Які саме процеси викликають живлення в організмі бджіл, досі залишається незрозумілим.
Як повідомляють дослідники в журналі "PLoS Biology", ДНК бджіл насправді хімічно змінюється по-різному залежно від їжі. При цьому так званому метилюванні молекули додаються в певні точки послідовності - сам генетичний код не змінюється. "Це маркування є своєрідною точною настройкою генів", - пояснює Ришард Малешка з Австралійського національного університету в Канберрі. Залежно від того, до якої генної області приєднана молекула метилу, певні ознаки різняться.
Різні закономірності на генетичних картах
Щоб більш детально проаналізувати хімічні зміни, Малешка та його німецькі колеги з Німецького центру досліджень раку склали послідовність так званого метилому бджіл: Вони створили карту генетичного складу, яка точно показує, де розташовані метильні групи. Потім вони порівняли карти метилювання маток та робітників та виявили загалом понад 550 генів, які демонстрували різні схеми метилювання. Більшість із цих генів відіграють важливу роль у важливих функціях клітин або впливають на поведінку комах.
"За допомогою нашого дослідження ми можемо показати, як навколишнє середовище безпосередньо пов'язане з ДНК за допомогою харчування. Вплив навколишнього середовища може тимчасово змінити генетичне обладнання", - говорить Малешка. "Ці результати є далекосяжними, оскільки ферменти, що модифікують геном бджіл, такі ж, як ті, що позначають ДНК в мозку людини".
Співавтор Франк Лико особливо зацікавлений у цьому останньому аспекті, він очолює епігенетичний відділ DKFZ Гейдельберг. "В принципі, можна також подумати, що впливи навколишнього середовища та харчування впливають на зовнішній вигляд людей, і що ці ефекти опосередковані різницею в метилюванні ДНК".
Лико застерігає, однак, проти помилкових очікувань, "медоносна бджола, безумовно, найекстремальніший приклад у цьому контексті, висновки не можуть бути передані 1: 1 людям".
Але ракові клітини також є прикладом епігенетичного розщеплення зовнішності. Усі клітини в організмі мають однаковий геном, але з них може розвинутися або нормальна тканина, або пухлина. Можливо, створення метилому у людей незабаром може стати актуальним для діагностики раку. Поки що зусилля все ще занадто великі, оскільки геном людини в десять разів більший, ніж у бджіл.