Un supergen le oferă unor furnici de foc șanse mai mari să devină regine
Un grup special de gene poate înclina balanța în dezvoltarea furnicilor de foc, crescând șansele ca unele exemplare să atingă dimensiuni mai mari și să devină regine, arată un studiu realizat la Universitatea din Georgia și publicat în Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences.
Cercetarea oferă noi indicii despre modul în care genetica influențează dezvoltarea furnicilor și despre felul în care anumite gene își sporesc șansele de a fi transmise generațiilor viitoare. Unele colonii de furnici de foc au o singură regină care depune ouă, în timp ce altele au mai multe regine. Un așa-numit supergen, adică un ansamblu de gene moștenite împreună ca un pachet, contribuie la determinarea organizării coloniei. La furnicile de foc, acest supergen cuprinde peste 500 de gene și este asociat cu coloniile care au mai multe regine.
„Le numim supergene pentru că genele sunt strâns legate și moștenite împreună, aproape ca o singură genă mare”, a explicat Brendan Hunt, profesor asociat în departamentul de entomologie al Colegiului de Științe Agricole și de Mediu din cadrul universității și coautor al studiului.
Hunt și colegul său entomolog Haolin „Horace” Zeng au vrut să afle dacă același supergen influențează și modul în care crește fiecare furnică în parte. Într-o colonie, majoritatea furnicilor sunt lucrătoare care își petrec viața adunând hrană, apărând cuibul și îngrijind puietul. Spre deosebire de lucrătoare, reginele se reproduc și își transmit genele generației următoare. Lucrătoarele mai mici se ocupă în general de puiet și de întreținerea cuibului, în timp ce lucrătoarele mai mari sunt mai susceptibile să caute hrană. Reginele sunt cele mai mari dintre toate.
Oamenii de știință știau deja că nutriția, condițiile de mediu și interacțiunile cu alte furnici contribuie la stabilirea faptului dacă o furnică în dezvoltare devine lucrătoare sau regină. Echipa a vrut să afle dacă și genetica poate înclina balanța.
Mai mult de trei din patru regine au supergenul
Pentru a investiga, cercetătorii au studiat furnici de foc în dezvoltare cu și fără supergen. S-au concentrat asupra hormonului juvenil, o substanță chimică ce ajută la controlul dezvoltării insectelor. Spre deosebire de animalele care devin mai mari crescând mai repede, furnicile de foc pot deveni mai mari petrecând mai mult timp hrănindu-se în stadiul de larvă înainte de a ajunge la maturitate.
Cercetătorii au tratat furnici în dezvoltare cu metopren, o substanță chimică ce imită hormonul juvenil, pentru a vedea dacă purtătoarele supergenului reacționează diferit. Furnicile expuse tratamentului au crescut mai mari, dar rezultatele au scos la iveală ceva neașteptat. Deși ambele grupuri au reacționat similar la tratament și au putut atinge același interval general de dimensiuni, furnicile purtătoare ale supergenului au fost constant mai frecvente printre indivizii cei mai mari.
„Printre cele mai mici lucrătoare, aproximativ jumătate purtau supergenul. Proporția creștea la circa 65% printre cele mai mari lucrătoare și la 75%–83% printre regine”, a precizat Hunt.
Gene „egoiste” care își croiesc drum spre statutul de regină
Deși toate furnicile ar putea atinge aceeași dimensiune maximă, cele care poartă supergenul au fost mai predispuse să crească mai mari. Deoarece dimensiunea corpului joacă un rol important în stabilirea faptului dacă o furnică devine lucrătoare sau regină, cercetătorii consideră că acest avantaj ar putea spori șansele unei purtătoare a supergenului de a deveni regină reproducătoare.
„Pentru mine, evidențiază faptul că, printr-un mecanism de dezvoltare legat de dimensiunea corpului, un element genetic poate altera rezultatul castei și, practic, își poate croi drum pentru a face o regină”, a spus Hunt. Oamenii de știință numesc uneori acest tip de avantaj „element genetic egoist”.
„Dacă vrei să transmiți o genă, mai bine devii regină. Nu vrei să devii lucrătoare”, a adăugat Zeng.
Gene, hormoni și mediu, toate contează
Cercetătorii nu știu încă exact cum influențează supergenul dezvoltarea. O posibilitate este că furnicile purtătoare petrec mai mult timp crescând în stadiul de larvă. O altă posibilitate este că folosesc nutrienții mai eficient în această etapă. Echipa a identificat și o genă care ar putea ajuta la explicarea diferenței.
„Acest proiect este primul pas într-o direcție complet nouă de investigare a modului în care acest supergen afectează dezvoltarea și fiziologia, aspecte care nu au fost studiate aproape deloc până acum”, a spus Zeng.
Pentru Hunt, descoperirea deschide calea către o linie de cercetare mai amplă privind modul în care genele, hormonii și mediul unei furnici colaborează pentru a-i determina viitorul. Înțelegerea acestui proces ar putea dezvălui mai multe despre felul în care grupurile mari de gene moștenite modelează trăsăturile fizice în întregul regn animal.
