Самцы пчел (трутни) не могут переваривать пыльцу — основной источник белка для колонии. Чтобы не погибнуть от голода, они вынуждены просить у рабочих пчел специальную пасту из предварительно переработанной пыльцы. Для этого трутни выполняют сложную последовательность действий, направленную на привлечение внимания и убеждение «нянек» поделиться едой.
По словам профессора Мартина Байе, руководившего исследованием, подобное кооперативное поведение — сложный процесс в животном мире. Он требует координации между партнерами. Команда решила выяснить, что необходимо для организации такого взаимодействия.
Исследователи из университета Генриха Гейне в Дюссельдорфе и Рурского университета (Германия) вместе с коллегами из университета Пари-Сакле (Франция) обнаружили, что ключевую роль играет транскрипционный фактор Fru (fruitless), который активен только у самцов. Используя технологию CRISPR-Cas9, ученые пометили нейроны, в которых работает этот белок. Оказалось, что Fru влияет на сеть из примерно 1800 нейронов, обрабатывающих сенсорную информацию и участвующих в принятии решений. Открытие опубликовано в журнале Nature Communications.
Исследователи создали мутантных трутней с «выключенным» геном Fru. Наблюдение с помощью автоматизированной камерной системы и QR-кодов, прикрепленных к их телам, показало: мутанты потеряли способность правильно взаимодействовать с сородичами. Они реже и менее эффективно выпрашивали корм, хотя другие формы поведения (например, обоняние или индивидуальный запах) у них не пострадали.
Это демонстрирует, что сложное социальное поведение может быть жестко запрограммировано на генетическом уровне. Fru действует как эволюционно новый «контроллер», который настраивает нейронные цепи для выполнения конкретной поведенческой последовательности, необходимой для выживания в социальной группе.
Наше исследование показывает, что кооперативное поведение определяется генетической программой, сформировавшейся в ходе эволюции. Эта программа задает нейронные механизмы, которые определяют, будет ли и как долго выполняться поведенческий сценарий на основе воспринимаемой сенсорной информации.
Открытие не только углубляет понимание социальной жизни пчел, но и предлагает модель для изучения генетических основ сложного поведения у других животных, включая человека.
Ранее Наука Mail рассказывала о находке ископаемых пчелиных гнезд внутри окаменевших костей.
