Rokfeller Universiteti tərəfindən

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmişdir , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriKronauer laboratoriyasında yetişdirilmiş klonal raider qarışqalar koloniyası yuxarıdan görünür. Kredit: Daniel Kronauer

Bir çox qarışqa növləri üçün kasta taleyi təyin edir. Kraliçalar böyük böyüyür, qanadlar cücərirlər və yumurta qoyurlar; işçilər kiçik, qanadsız və çalışqan qalırlar. Ancaq bu kastaların necə inkişaf etdiyi və gənc qarışqanın gələcəyinin genetika və ətraf mühit tərəfindən necə təyin olunduğu aydın deyildi.

İndi yeni bir araşdırma bədən ölçüsünün və kastanın əl-ələ verdiyini göstərir. Daha böyük qarışqalar ümumiyyətlə kraliça olur, kiçik qarışqalar isə işçi olur və həm genlər, həm də ətraf mühit qarışqanın nə qədər böyüdüyünə təsir edir. Lakin PNAS -da dərc edilən tapıntılar da onu göstərir ki, kraliça olmaq üçün ərəfəni yalnız genetik müəyyən edir .

Koloniyalar arasında eyni mühitdə yetişdirilən eyni ölçülü, genetik olaraq fərqli qarışqalar kasta morfologiyasında fərqlənə bilər. Bu nəticələr göstərir ki, genlər təkcə ölçüyə təsir etmir, həm də verilən ölçüsün koloniya üçün nə demək olduğunu dəyişirlər. İki nisbətən kiçik qarışqanın kraliça olma ehtimalı çox fərqli ola bilər.

Rokfellerdə Stenli S. və Sidney R. Şuman professoru Daniel Kronauer deyir: “Məqsədlərimizdən biri həşərat cəmiyyətinin necə işlədiyini anlamaqdır”.

“Bir koloniyada fərdlərin necə fərqləndiyini öyrənmək, oradakı minlərlə qarışqa növündə təkamül edə bilən kraliçalardan işçilərə və əsgərlərə qədər kasta sistemlərinin növləri haqqında anlayışımızı izah edə bilər.”

Təbiət və ya tərbiyə

Kraliça yalnız böyük bir işçi qarışqa deyil. Daha böyük bədən ölçülərinə əlavə olaraq, ana arılar adətən qanadları böyüdür, daha mükəmməl görmə sistemi və yumurta qoymaq üçün böyük yumurtalıqlar inkişaf etdirir, işçilər isə qanadsız, kiçik qalır və adətən çoxalmaqdan çəkinirlər.

Genetik cəhətdən eyni olan fərdlər arasındakı bu cür heyrətamiz fərq inkişaf plastikliyinin klassik nümunəsidir və buna görə də dişi qarışqalar tək bir genotipin necə kəskin şəkildə fərqli fenotiplər yarada biləcəyini öyrənmək üçün əla modeldir.

Bəzi elm adamları qarışqanın kraliça olub-olmamasından bədən ölçüsünün ayrıla biləcəyindən şübhələnirdilər. Bu nəzəriyyə mənalı idi – meyvə milçəklərində, eləcə də digər həşəratlarda fiziki xüsusiyyətlər ümumiyyətlə bədən ölçüsündən asılı olmayaraq müəyyən dərəcədə ətraf mühit amilləri ilə tənzimlənir . Lakin son araşdırmalar göstərir ki, qarışqalar, digər həşəratlardan fərqli olaraq, kasta xüsusiyyətlərini həmişə bədən ölçüsünə uyğun olaraq saxlayırlar.

İndi Kronauer laboratoriyasında postdoktorluq tədqiqatçısı olan Patrick Piekarski deyir: “Bu, ən azı qarışqa bioloqları arasında qızğın müzakirə mövzusudur”. “Biz bu sualı yumurtalıq inkişafı və ya göz inkişafı kimi bir şeydən ölçüsünü ayırmağın mümkün olub olmadığını müəyyən edərək həll etmək istədik.”

Komanda, genetik və ekoloji dəyişənlərə dəqiq nəzarət etməyə imkan verən klonal çoxalması və sinxron həyat dövrü sayəsində güclü model olan klonal raider qarışqa Ooceraea biroi-yə müraciət etdi.

Klonal basqınçı qarışqalarda adi ana arılar olmasa da, interkastlar kimi tanınan fərdlər ana arılarla inkişaf baxımından homolog hesab olunurlar – onlar böyüyür və daha böyük yumurtalıqlar, eləcə də kövrək gözlər və qanadların ən açıq təklifi inkişaf etdirirlər. Bədən ölçüsü ilə kraliça ilə əlaqəli əlamətlər dəsti arasında belə bir əlaqə qarışqalar arasında geniş yayılmışdır.

Kronauer deyir: “Biz bu qeyri-adi qarışqa növü ilə işləyirik , çünki əks halda qarışqanın genotipinə nəzarət edə bilməyəcəkdik”. “Klonal basqınçı qarışqalarla, ətraf mühitin böyüklərin fenotipinə necə təsir etdiyini müəyyən etmək üçün kütləvi eyni əkiz tədqiqatına bərabər ola bilərik.”

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Böyük və məsul

Tədqiqat üçün tədqiqatçılar sürfə genotipini sabit tutmaqla və yetişdirmə mühitini manipulyasiya etməklə başladılar. Əvvəlki işlər sübut etdi ki, qidanın mövcudluğu , temperatur və sürfələrə qulluq edən qarışqaların genotipi kasta inkişafına təsir göstərə bilər.

Onlar aşkar etdilər ki, bu amillərin hər biri həqiqətən nəticəyə təsir edir, ancaq sürfənin son bədən ölçüsünü də dəyişdirərkən. Məsələn, genetik olaraq eyni sürfələr daha az qida ilə yetişdirildikdə, onlar kiçilir və kraliçaya bənzər xüsusiyyətlərin inkişaf etmə ehtimalı azalır. Lakin o sürfələr qida çatışmazlığına baxmayaraq müəyyən bir ölçüyə çata bilsəydilər, yenə də kraliçaya bənzər xüsusiyyətlər inkişaf etdirərdilər. Nəhayət, kasta ölçü ilə əlaqəli idi və tək ölçü inkişaf nəticələrini demək olar ki, mükəmməl proqnozlaşdıra bilərdi.

Komanda daha sonra genetik fərqlərin bədən ölçüsünü kasta xüsusiyyətləri ilə əlaqələndirən əsas əlaqəni dəyişdirə biləcəyini müəyyən etmək üçün oxşar ətraf mühit şəraitində yetişdirilən müxtəlif sürfə genotiplərini müqayisə etdi .

Onlar tapdılar ki, genlər ölçüyə təsir edə bilsə də, genlər də kraliçaya bənzər xüsusiyyətlərin ortaya çıxmağa başladığı ölçüləri dəyişə bilər. Məsələn, “M” ilə təyin olunan genetik cinsdən olan qarışqalar, eyni ətraf mühit şəraitində yetişdirildikdə belə, ardıcıl olaraq A sətirindən daha kiçik orta bədən ölçülərinə qədər böyüyürdülər.

Ancaq hər hansı bir bədən ölçüsünə görə, M qarışqalarının kraliçaya bənzər xüsusiyyətləri inkişaf etdirmə ehtimalı daha yüksək idi. Biri M və biri A sətirindən olan iki kiçik qarışqanın böyüdüyü mühitdən asılı olmayaraq kraliça olma ehtimalı tamamilə fərqli ola bilər.

Bu, genetik variasiyanın kasta morfologiyasına iki şəkildə təsir edə biləcəyini göstərir – böyük qarışqaların böyüməsinə təsir etməklə və kraliçaya bənzər xüsusiyyətlərin ifadə olunduğu ölçüdə dəyişiklik etməklə.

Piekarski deyir: “Bunun maraqlı bir nümunəsi, kiçik bədən ölçülərində daha çox kraliça kimi görünməyə başlayan müəyyən genotiplərə sahib olmanızdır”.

Piekarski üçün araşdırmanın əsas nəticəsi budur ki, “Əgər hansısa ətraf mühit faktoru kastaya təsir edərsə, bu, ölçüyə də təsir edəcək. Bu, birində dəyişikliyə səbəb ola bilməz, digərində də dəyişikliyə səbəb ola bilməz. Deyə bildiyimiz qədər, hansı ətraf mühit dəyişəni ilə manipulyasiya etdiyinizdən asılı olmayaraq, qarışqanın bədən ölçüsü ilə kasta arasındakı əlaqə dəyişməz qalır və bunun əvəzinə genetik olaraq kodlaşdırılır.”

Kronauer üçün işin nəticələri kasta müəyyənliyindən kənara çıxır. Onun laboratoriyası qarışqa koloniyalarını superorqanizmlər kimi öyrənir – genetik cəhətdən eyni fərdlərin toxumadakı hüceyrələr kimi dramatik şəkildə fərqli rollar aldığı mürəkkəb bioloji sistemlər. Qarışqaları öz modeli kimi qəbul edən Kronauer inkişaf biologiyasının öyrənilməsini davranış və sosial təşkilatla əlaqələndirir.

Kronauer izah edir: “Kraliça və işçinin beyni tamamilə fərqlidir və bu, davranışdakı təəccüblü fərqlərlə əlaqələndirilir”.

“İşçilər yem axtarmaq, sürfələrə qulluq etmək, yuva qurmaq və genişləndirmək üçün yuvanı tərk edirlər; kraliça əsasən yalnız cütləşir və yumurta qoyur. Beləliklə, bədən ölçüsünün kasta ilə necə əlaqəli olduğunu anlamaq yalnız morfologiya məsələsi deyil. Bu, sosial rolların, beyin funksiyalarının və koloniya dinamiklərinin birlikdə necə inkişaf etdiyini və təkamül etdiyini anlamaq üçün qapı açır.”

Daha çox məlumat: Piekarski, Patrick K. et al, Kasta ilə əlaqəli əlamətlərin statik allometriyaları genotipə görə dəyişir, lakin klonal basqınçı qarışqanın mühitində deyil, Milli Elmlər Akademiyasının əsərləri (2025). DOI: 10.1073/pnas.2501716122 . doi.org/10.1073/pnas.2501716122

Jurnal məlumatı: Milli Elmlər Akademiyasının Materialları 

Rokfeller Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir