Μυρμήγκια στρατιώτες μετατράπηκαν σε τροφοσυλλέκτες από επιστήμονες που επαναπρογραμμάτισαν τον εγκέφαλό τους [videos]

ΣΧΕΤΙΚΑ ΑΡΘΡΑ

2 εκατομμύρια μυρμήγκια αντιστοιχούν σε κάθε κάτοικο της Γης: 100 εκατομμυρίων ετών το παλαιότερο απολίθωμα

Μυρμήγκια “Ματαμπέλε”-“νοσοκόμοι” στο πεδίο της μάχης εκπλήσσουν τους επιστήμονες

Απίστευτο! Τα μυρμήγκια μεταφέρουν μετά τη μάχη τους τραυματίες τους πίσω στη φωλιά τους

Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ένα ένζυμο μέσα στον «αιματοεγκεφαλικό φραγμό» του μυρμηγκιού που καθορίζει τελικά αν ένα μυρμήγκι θα είναι στρατιώτης ή τροφοσυλλέκτης.

Το πολύπλοκο σύστημα στην κοινωνία των μυρμηγκιών μπορεί να ελέγχεται εν μέρει από την εκδοχή των εντόμων του αιματοεγκεφαλικού φραγμού, ενός φύλακα που αφήνει μόνο ορισμένες ουσίες στον εγκέφαλο, αποκαλύπτει μια νέα μελέτη.

Όπως γράφει η Sneha Khedkar στο LiveScience

Η μυρμηγκοφωλιά είναι μια σχολαστικά οργανωμένη κοινότητα εντόμων, με σαφείς καταμερισμούς εργασίας για την εξασφάλιση της ομαλής λειτουργίας. Ενώ η βασίλισσα γεννά αυγά, τα μυρμήγκια εργάτριες είτε αναζητούν τροφή για φαγητό είτε προστατεύουν τη φωλιά ως στρατιώτες, και οι ορμόνες των μυρμηγκιών, συμπεριλαμβανομένης μιας που ονομάζεται «νεανική ορμόνη», υπαγορεύουν τον ρόλο που παίζει κάθε μυρμήγκι.

Ωστόσο, οι υποκείμενοι μοριακοί έλεγχοι που ρυθμίζουν αυτές τις ορμόνες για να διαμορφώσουν την κοινωνική συμπεριφορά δεν έχουν γίνει καλά κατανοητοί.

Τώρα, μια πρόσφατη μελέτη έδειξε ότι ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός (BBB), το φίλτρο που προστατεύει τον εγκέφαλο από περιττές ή δυνητικά επιβλαβείς ουσίες, παίζει ρόλο σε αυτή τη διαδικασία.

Τα ευρήματα, που δημοσιεύθηκαν στις 7 Σεπτεμβρίου στο περιοδικό Cell, δείχνουν ότι το «φίλτρο» BBB ρυθμίζει τα επίπεδα ορμονών που εισέρχονται στον εγκέφαλο, επηρεάζοντας έτσι τους ρόλους των εργαζομένων μυρμηγκιών στην αποικία.

Στη μελέτη, οι ερευνητές θέλησαν να κατανοήσουν τη βάση των διαφορών συμπεριφοράς μεταξύ τροφοσυλλεκτών και μυρμηγκιών στρατιωτών.

Διερεύνησαν ποια γονίδια και πρωτεΐνες εκφράστηκαν διαφορετικά μεταξύ αυτών των δύο τάξεων σε μυρμήγκια «ξυλουργούς» της Φλόριντα των ΗΠΑ (Camponotus floridanus). Ανακάλυψαν ότι ένα ένζυμο που διασπά τη νεανική ορμόνη, που ονομάζεται νεανική ορμόνη εστεράση, υπήρχε μόνο στα κύτταρα που αποτελούν τα BBBs των μυρμηγκιών.

Η ανάλυσή τους αποκάλυψε ότι τα μυρμήγκια στρατιώτες είχαν υψηλότερα επίπεδα νεανικής ορμόνης εστεράσης από ό,τι οι τροφοσυλλέκτες, και ως εκ τούτου, λιγότερη ορμόνη εισχωρούσε στον εγκέφαλο των «στρατιωτών».

Όταν οι ερευνητές έκαναν έγχυση νεανικής ορμόνης απευθείας στον εγκέφαλο των μυρμηγκιών στρατιωτών, παρακάμπτοντας το BBB, τα μυρμήγκια εγκατέλειψαν τον μισθοφόρο τους ρόλο και άρχισαν να αναζητούν τροφή.

Τα μυρμήγκια έδειξαν παρόμοια αλλαγή στην κοινωνική συμπεριφορά όταν οι ερευνητές μείωσαν την προσφορά τους σε νεανική ορμόνη εστεράση χειραγωγώντας το γονίδιο που την παράγει. Χωρίς ένζυμο για να το διασπάσει, η νεανική ορμόνη έφτασε στον εγκέφαλο των μυρμηγκιών και επαναπρογραμμάτισε τη συμπεριφορά τους.

Προηγούμενες μελέτες είχαν αναφέρει ότι το BBB μπορεί να ρυθμίζει τα επίπεδα ορμονών στον εγκέφαλο των εντόμων, δήλωσε στο Live Science σε ένα email οσυν-πρώτος συγγραφέας της μελέτης Karl Glastad, ερευνητής στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια.

«Ωστόσο, το γεγονός ότι ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός του μυρμηγκιού ρύθμιζε δυναμικά τη νεανική ορμόνη μεταξύ αυτών των δύο τύπων εργαζομένων με τρόπο που έλεγχε μια τόσο σημαντική συμπεριφορά ήταν σίγουρα έκπληξη για εμάς», είπε.

«Το ότι η πρόσβαση της νεανικής ορμόνης στον εγκέφαλο ρυθμίζεται τόσο στενά στο επίπεδο του αιματοεγκεφαλικού φραγμού είναι ένα πολύ ωραίο εύρημα», είπε στο Live ο Daniel Kronauer, εξελικτικός βιολόγος στο Πανεπιστήμιο Rockefeller που δεν συμμετείχε στη μελέτη. Η επιστήμη σε ένα email.

Για να δούμε αν το ένζυμο θα επηρέαζε ένα λιγότερο κοινωνικά πολύπλοκο έντομο, η ερευνητική ομάδα διεξήγαγε πειράματα σε μύγες φρούτων (Drosophila melanogaster). Η ενεργοποίηση του γονιδίου της νεανικής ορμόνης εστεράσης στη μύγα BBB προκάλεσε αλλαγές συμπεριφοράς παρόμοιες με αυτές που παρατηρήθηκαν στα μυρμήγκια: Οι γενετικά τροποποιημένες μύγες ξόδεψαν λιγότερο χρόνο αναζητώντας τροφή από ότι οι μη τροποποιημένες συνομήλικές τους.

Η κατανόηση των παραγόντων που ελέγχουν την ποσότητα της νεανικής ορμόνης εστεράσης που καταλήγει στο BBB ενός μυρμηγκιού απαιτεί περισσότερη δουλειά, είπε ο Glastad.

Αλλά αυτά τα ευρήματα υπογραμμίζουν έναν μη εκτιμημένο ρόλο του BBB στα έντομα. Είναι κάτι περισσότερο από ένα παθητικό κόσκινο – είναι ένα ενεργό συστατικό ενός ολόκληρου κυκλώματος συμπεριφοράς, είπε.

Για να διερευνήσουν εάν άλλα ζώα χρησιμοποιούν παρόμοιους μηχανισμούς για να ελέγξουν ποιες ορμόνες εισέρχονται στον εγκέφαλο, οι ερευνητές ανέλυσαν δημοσιευμένα δεδομένα από άλλα εργαστήρια.

Διαπίστωσαν ότι ορισμένα ένζυμα αποικοδόμησης ορμονών υπάρχουν επίσης στα κύτταρα του BBB του ποντικιού. (Παρόμοια ένζυμα δεν έχουν βρεθεί στο ανθρώπινο BBB, αλλά η δομή ελέγχει τις ορμόνες με άλλους τρόπους.)

«Θα ήταν εξαιρετικά περίεργο για μένα εάν άλλοι παρόμοιοι ανεξάρτητα εξελιγμένοι μηχανισμοί δεν υπάρχουν σε άλλους οργανισμούς», είπε ο Glastad.

Αν και ο Kronauer είπε ότι ήταν προσεκτικός σχετικά με την επέκταση των ευρημάτων από τα έντομα στα θηλαστικά, αναγνώρισε την πιθανότητα ότι το BBB στα θηλαστικά μπορεί να έχει παρόμοια συστήματα που ρυθμίζουν τα επίπεδα ορμονών στον εγκέφαλο διασπώντας τα μόρια.

«Αλλά αυτό θα απαιτήσει περισσότερη πειραματική δουλειά για να το καταλάβουμε», είπε.

Πηγή LiveScience

Point Nemo, το νεκροταφείο διαστημικών σταθμών στο «πουθενά» του Ειρηνικού Ωκεανού: Μεταξύ Νέας Ζηλανδίας και Χιλής – Το «ελντοράντο» των μελλοντικών αρχαιολόγων [videos]