Муравьи используют неизвестный науке способ распознавания сотен запахов через уникальную активацию генов

Муравьи и их секреты обоняния раскрывают тайны генетической регуляции

Молекулярные биологи из Соединенных Штатов Америки обнаружили, что муравьи применяют особый способ включения и выключения генов, отвечающих за обоняние. Этот механизм позволяет их усикам распознавать сотни разнообразных запахов и химических сигналов. Такое открытие стало известно благодаря сообщению пресс-службы Рокфеллеровского университета.

"Мы открыли новую форму регуляции генов. Данное открытие является наглядной демонстрацией важности изучения не только модельных животных, но и других существ. Если бы мы не начали изучать эту разновидность муравьев, мы бы никогда не открыли этот фундаментальный молекулярный феномен, аналоги которого отсутствуют у обычно используемых в опытах с насекомыми мушек-дрозофил", - пояснил профессор Рокфеллеровского университета (США) Дэниел Кронауэр, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Это открытие ученые сделали, исследуя одну из самых необычных разновидностей муравьев - Ooceraea biroi. Колонии этих насекомых состоят из множества самок-"клонов", которые появляются из неоплодотворенных яиц, отложенных рабочими особями, а не королевами. В их геноме находится около пятисот участков ДНК, отвечающих за распознавание различных запахов, и эти участки расположены очень близко друг к другу. Биологов заинтересовало, каким образом активируются эти гены в разных типах обонятельных рецепторов, находящихся в усиках муравьев.

Чтобы получить эти данные, ученые собрали образцы нервных клеток, отвечающих за распознавание разных запахов. Затем они сравнили уровень активности соседних генов, кодирующих различные типы обонятельных рецепторов. Эти измерения неожиданно показали, что в каждом типе нейронов был активен только один "обонятельный" участок ДНК, даже несмотря на то, что клетка считывала и соседние гены.

Последующее изучение этого процесса выявило, что муравьи выработали уникальный механизм для блокировки активности "ненужных" генов. Ключевую роль в его работе играет фермент РНК-полимераза, который считывает отдельные гены и формирует их копии для производства новых белков. Обычно, при считывании длинных участков ДНК, их копии "разрезаются" на фрагменты, каждый из которых содержит копию лишь одного гена. Однако у муравьев это происходит иначе: вместо этого формируется очень длинная молекула РНК, содержащая сразу несколько генов.

Как выяснили ученые, из всей длинной молекулы РНК "вырезается" только первый "обонятельный" ген. Вся остальная часть цепочки РНК остается внутри ядра, где клеточные "белковые фабрики" не могут ее считать. Благодаря этому в каждом обонятельном нейроне муравьев активным остается только один ген, отвечающий за распознавание запахов. Это позволяет данным насекомым легко различать сотни различных ароматов и использовать их для поиска пропитания и общения с сородичами. Как сообщается со ссылкой на ТАСС Наука, такими выводами подытожили свою работу исследователи.