Здатність до розмноження і тривалість життя у мурашиних самок регулюються інсуліном і пов’язаним з ним клітинними сигнальними шляхами.
©Srikaanth Sekar
Переважна більшість жителів мурашника – самки, робочі особини, зайняті своїми справами і безплідні. До розмноження здатна лише матка, яка виробляє яйця нових працівників. Вона центральна фігура в сімействі і живе набагато (іноді в десятки разів) довше за інших. Якщо матка помре, смерть загрожує всім.
Однак у деяких видів мурах робочі особини зберігають репродуктивну систему. У разі необхідності такі комахи здатні стати гамергатами і продовжити розмноження. Це досить глибока перебудова організму, яка супроводжується навіть зміною розмірів мозку. При цьому тривалість їх життя різко збільшується.
Гамергати мурах Harpegnathos живуть уп’ятеро довше робочих, але якщо комаха повертається в стерильний стан, термін її життя знову скорочується. Такі маніпуляції привернули увагу біологів з Університету Нью-Йорка, які вирішили з’ясувати, які механізми дають мурашкам цю незвичайну здатність.
Вчені порівняли експресію генів у робочих особин і гамергатів ідійських стрибаючих мурах (Harpegnathos saltator). З’ясувалося, що при переході в нову касту активується синтез інсуліну, запускаючи різноманітні сигнальні шляхи, пов’язані з ним. Про це Денні Рейнберг (Danny Reinberg) і його колеги пишуть в статті, опублікованій в журналі Science.
- На знімку ділянки мозку в рекордних деталях знайшли “нетрадиційні нейрони
- Криптон у земному ядрі став «доказом» падіння на нашу планету тіл із зовнішньої Сонячної системи мільярди років тому
Інсулін – один з найважливіших гормонів тварин, його ключова роль полягає в регулюванні утилізації глюкози в організмі. Однак цим функції інсуліну далеко не обмежуються. Він бере участь у безлічі клітинних сигнальних шляхів, запускаючи синтез жирів і білків, впливає на метаболізм в цілому і різні інші фізіологічні процеси, що протікають в різних тканинах.
Так, посилене виробництво інсуліну у гамергатів активує сигнальний шлях MAPK, який стимулює роботу яєчників. До них надходять ліпіди, посилюється синтез вітеллогеніна — білка, необхідного для формування яєць. Все це дає гамергатам здатність до розмноження.
З іншого боку, підвищені кількості інсуліну повинні також активувати сигнальний шлях AKT, приводячи до зменшення тривалості життя. Щоб цього не відбувалося, в яєчниках гамергатів синтезується протеїн Imp-L2, аналог інсуліну, який послаблює деякі його ефекти. Imp-L2 блокує роботу другого сигнального шляху, і термін життя комах навіть збільшується. Поки не ясно, чому ця молекула впливає на одні сигнальні шляхи, але не позначається на інших. Можливо, нові дослідження дозволять це з’ясувати.