Термін "ти те, що ти їси" набуває у бджіл нового виміру. Рослинна РНК у харчуванні робить личинок робочими.

доля

Бджоли народжуються з яєць, відкладених маточкою, з яких личинка виводиться через три дні. Цікаво, що всі самки личинок однакові, і чи переростають вони в робочих або маточників, визначається їхнім харчуванням.

Личинок, з яких вилуплюються робітники, годують живицею матері перші три дні після вилуплення, потім переходять на дієту, що складається з пилку та меду (цю суміш ще називають бджолиним хлібом).

Однак відібраних личинок годують материнською суспензією до шести днів, що прискорює їх розвиток і ріст. В результаті виходить бджолина-матка, яка має повністю розвинені статеві органи і, на відміну від стерильних робітниць, є родючою. Пучки в свою чергу вилуплюються з незапліднених яєць.

До цього часу вважалося, що розвиток маточника з личинки відбувається завдяки унікальному складу материнської суспензії, який забезпечується їм протягом тривалого часу.

Згідно з новим дослідженням, опублікованим наприкінці серпня в науковому журналі PLOS Genetics, велике значення також слід надавати "біднішому" харчуванню майбутніх працівників.

Бджолиний хліб (суміш пилку та меду) містить речовини рослинного походження, які уповільнюють розвиток личинок, що дозволяє утворювати стерильних бджільників.

Бджоли гинуть на полях, як при хімічних атаках, Міністерство сільського господарства цього не бачить

Три види бджіл

Бджоли живуть у вуликах - спільнотах бджіл, що складаються з чоловічих потоків та двох видів самок. Це одна бджола-матка та її дочка, неплідна робітниця. Ці три типи бджіл відрізняються за морфологією (будовою тіла), фізіологією та соціальною функцією.

Для розмноження використовують бджолиних маток. Вони зростають до більших розмірів, їх розвиток відбувається швидше, ніж працівники, і вони живуть довше. Їх повністю розвинені статеві органи використовуються для відкладання яєць. Вони можуть завантажувати до двох тисяч на день.

Потоки вилуплюються з незапліднених яєць. Їх робота полягає в спарюванні з королевою. Після спаровування матка відкладає запліднені яйця, з яких вилуплюються личинки жіночих бджіл. Залежно від раціону з них вилупляться або королеви, або робітники. Робочі бджоли зменшуються і не мають функціональних органів розмноження. Це насправді слаборозвинені та стерильні самки.

Клацніть, щоб збільшити зображення. Фото - Мартіна Гестерикова/Creative Commons

Важливість їжі під час розвитку личинок бджіл відома вже кілька років. Однак, який харчовий компонент відповідає за різний розвиток личинок, досі не було добре відомо. Тому група китайських вчених на чолі з Кеганом Чжу дослідила вплив рослинної мікроРНК (коротше miRNA), що міститься в бджолиному хлібі, на швидкість розвитку личинок.

Бджолиний хліб

Рослинна мікроРНК - це область рибонуклеїнової кислоти (РНК) довжиною від 19 до 24 нуклеотидів. Це одноланцюгові нуклеїнові кислоти, які не кодують вироблення білка. Натомість вони можуть зв’язуватися з іншими ланцюгами медіаторної РНК. Вони можуть впливати на експресію деяких генів, тобто реалізацію генетичної інформації.

П'ять років тому біохіміки виявили, що рослинні мікроРНК з їжі у тварин всмоктуються в кров і накопичуються в різних тканинах, де вони змінюють активність певних генів.

Ці висновки, а також той факт, що раціон майбутніх бджіл-робітників багатий рослинним компонентом, який також містить мікроРНК, тобто пилок, послужили мотивацією для нових досліджень. Дослідники вирішили вивчити, чи ці короткі ділянки РНК, що містяться в пилку, не можуть зіграти роль у визначенні долі майбутніх бджіл.

Маточна суспензія має тваринне походження і утворюється в глоткових залозах молодих робітників. Навпаки, раціон звичайних робітників рослинного походження і містить пилок, змішаний з медом. Завдяки високій частці рослинних компонентів, цей «бджолиний хліб» багатий мікроРНК.

Вплив раціону на розвиток личинок бджіл. Високий вміст рослинних мікроРНК у раціоні змінює експресію генів і тим самим уповільнює їх розвиток. Результат - стерильний працівник. Фото - PLOS, Сі Чень, Кеган Чжу.

Велика різниця у вмісті РНК у харчуванні личинок бджіл свідчить про те, що міРНК можуть бути відповідальними за їх різний розвиток. Тому вчені вивчали розвиток личинок в лабораторних умовах.

Якщо їх годували дієтою з високим вмістом рослинних мікроРНК, їх розвиток сповільнювався, вони зростали до менших розмірів і були стерильними. Особи, які їли дієту без мікроРНК, зросли до більших розмірів, а їх яєчники повністю розвинулися.

У більш детальному дослідженні біохіміки виявили, що рослинні мікроРНК зв’язуються та інактивують ген, який називається amTOR, що в іншому випадку допомогло б перетворити личинку в матку. Вони також виявили, що якщо вміст міРНК у раціоні личинок був занадто високим, вони гинули.

Навіть у восьминогів

На додаток до уповільнення розвитку личинок бджіл, дослідники також дослідили вплив на личинок мух Drosophilla melanogaster, також відомих як винна муха або восьминіг.

Також у цих личинок присутність в раціоні мікроРНК спричинило уповільнення розвитку, менший розмір отриманої особини, зменшення кількості яєчників та значно меншу кількість відкладених яєць. Це при тому, що восьминоги не є соціальними комахами.

Результати досліджень показують, що молекули РНК також можуть переноситися між різними сферами організмів і що після перенесення вони можуть змінювати експресію генів, а також тканинні функції організмів.

На думку вчених, розрізи мікроРНК навряд чи будуть єдиними факторами, що контролюють зміни у розвитку личинок бджіл. Однак нові дослідження виявили механізми передачі РНК між різними сферами або процесами, що впливають на так звану коеволюцію видів.