Albinele pot moșteni un comportament altruist de la mamele lor

Adevăratul altruism este un comportament rar întâlnit la animale, dar un nou studiu realizat de cercetătorii de la Penn State a descoperit că albinele prezintă această trăsătură. În plus, ei au descoperit că o luptă genetică evolutivă poate determina părintele de la care o moștenesc.

În cadrul studiului, publicat în revista Molecular Ecology, cercetătorii au examinat genetica din spatele comportamentului de „suită” (sau alai) la albinele lucrătoare, care sunt întotdeauna femele. După ce albinele lucrătoare sunt expuse la feromonul reginei, acestea își dezactivează propriile ovare, ajută la răspândirea feromonului la celelalte albine lucrătoare și îngrijesc regina și ouăle pe care aceasta le produce.

Acest comportament este considerat altruist, deoarece, în cele din urmă, aduce beneficii capacității reginei de a produce urmași, în timp ce albina lucrătoare rămâne sterilă. În cazul albinelor melifere, regina este, de obicei, mama tuturor sau aproape tuturor albinelor din stup.

Cercetătorii au descoperit că genele care fac ca albinele lucrătoare să fie mai receptive la acest feromon – și, prin urmare, mai susceptibile de a manifesta comportamentul de „suită” – pot fi transmise fie de la mama, fie de la tatăl albinelor. Cu toate acestea, genele au ca rezultat un comportament altruist doar atunci când sunt transmise de la mamă.

Sean Bresnahan, autor corespondent, doctorand în cadrul Programului Intercollege Graduate Degree Program in Molecular, Cellular, and Integrative Biosciences și bursier al National Science Foundation Graduate Research Fellow, a declarat că, pe lângă faptul că oferă o perspectivă asupra comportamentului albinelor, descoperirile arată, de asemenea, că părintele de la care o albină moștenește anumite gene poate afecta modul în care acele gene sunt exprimate, un aspect care este extrem de dificil de studiat la insecte.

„Oamenii se gândesc adesea că diferitele fenotipuri sunt rezultatul diferențelor în secvențele de gene sau în mediul înconjurător”, a spus el. „Dar ceea ce arată acest studiu este că nu este vorba doar de diferențe în ceea ce privește gena în sine – ci și de părintele de la care este moștenită gena. Prin însăși natura faptului că insecta primește gena de la mama sa, indiferent de secvența genei, este posibil să se comporte diferit față de copia genei de la tată.”

Christina Grozinger, co-autor și profesor de entomologie Publius Vergilius Maro la Penn State, a declarat că studiul susține, de asemenea, teoria de rudenie a conflictului intragenomic – o teorie care sugerează că genele mamei și ale tatălui sunt în conflict cu privire la ce comportamente să susțină și să nu susțină.

Ea a spus că, în timp ce lucrările anterioare au arătat că genele de la masculi pot susține comportamente egoiste la mamifere, plante și albine, studiul actual este primul care arată că genele de la femele pot transmite un comportament altruist la descendenți.

„Albinele sunt una dintre puținele specii de animale care prezintă un comportament altruist, în care unii indivizi renunță la propria reproducere pentru a-i ajuta pe alții”, a spus Grozinger. „Acest studiu dezvăluie o formă foarte subtilă și neașteptată de control genetic al acestor comportamente. Cu ajutorul sistemului nostru, observăm că genele de la mamă – regina – susțin comportamentul altruist la descendenții ei, ceea ce duce la mai multe copii ale genelor ei în populație. În loc să producă propriile ouă, albinele lucrătoare sprijină reproducerea reginei. Aceste observații completează studiile noastre anterioare, care au arătat că genele taților susțin comportamentul egoist al albinelor lucrătoare, în care albinele nu vor mai ajuta regina-mamă și se vor concentra pe propria reproducere.”

Regina se împerechează cu mai mulți masculi, astfel încât albinele lucrătoare au aceeași mamă, dar tați diferiți. Breshnahan a explicat că aceasta înseamnă că ele împărtășesc mai multe dintre genele mamei lor.

„Acesta este motivul pentru care teoria de rudenie a conflictului intragenomic prezice că genele moștenite de la mamă vor susține comportamentul altruist la albinele melifere”, a spus Breshnahan. „O albină lucrătoare beneficiază mai mult dacă își ajută decât dacă ar concura cu mama și surorile ei – care poartă mai multe copii ale genelor albinelor lucrătoare decât ar putea reproduce vreodată pe cont propriu. În schimb, la speciile în care femela se împerechează o singură dată, se preconizează că genele tatălui sunt cele care susțin comportamentul altruist.”

Pentru realizarea studiului, cercetătorii au încrucișat șase linii diferite de albine melifere – un demers relativ ușor de realizat la mamifere sau plante, potrivit lui Bresnahan, dar mult mai greu de realizat în cazul insectelor. El a spus că studiul nu ar fi fost posibil fără expertiza în creșterea albinelor a coautorului Juliana Rangel de la Texas A&M University, precum și a lui Kate Anton, care conduce programul de educație privind producția și inseminarea reginelor (de albine) împreună cu Robyn Underwood de la Penn State Extension.

După ce populațiile de albine au fost încrucișate și puii au fost suficient de mari, cercetătorii au evaluat receptivitatea albinelor lucrătoare la feromonul care declanșează comportamentul de alai, precum și dacă albinele și-au dezactivat ovarele ca răspuns la feromon.

„În cele din urmă, am folosit secvențierea ARN-ului pentru a analiza expresia genomului la nivel de genom la albinele lucrătoare, dar, aspect important, am secvențiat și genomul părinților din aceste încrucișări”, a spus Bresnahan. „Astfel, am putut să dezvoltăm genomuri personalizate pentru părinți și apoi să cartografiem expresia genetică la albinele lucrătoare pentru fiecare părinte și să aflăm de la care părinte este exprimată copia genei respective.”

Pentru a observa acest conflict care are loc în cadrul genomului, Bresnahan a spus că au folosit diferite tehnici, inclusiv învățarea automată, pentru a examina rețelele reglatoare a expresiei genelor, sau grupuri de gene ce sunt reglate de factori de transcripție similari pentru a produce modele de expresie similare. Cercetătorii au analizat relațiile dintre gene și factorii de transcripție – proteinele care pot activa sau dezactiva genele – care au fost exprimate la copia mamei și cele care au fost exprimate la copia tatălui pentru a identifica unde unul ar putea încerca să contracareze efectele celuilalt.

În cele din urmă, ei au reușit să identifice rețelele de reglare genetică cu conflict intragenomic, constatând că mai multe gene erau exprimate cu o părtinire parentală. Această părtinire de expresie de origine maternă sau paternă este semnătura conflictului intragenomic, iar cercetătorii au spus că a apărut mai des decât ar fi fost dacă ar fi construit rețelele cu gene selectate aleator. În plus, aceste rețele erau formate din gene care, conform cercetărilor anterioare, au arătat că erau legate de comportamentul specific al alaiului.

„Observarea conflictului intragenomic este foarte dificilă și, prin urmare, există foarte puține studii care examinează rolul pe care îl joacă în crearea variației comportamentului, precum și a altor trăsături”, a declarat Grozinger, subliniind cercetările anterioare ale grupurilor care au dezvăluit activarea ovarelor și agresivitatea la albinele lucrătoare, ambele semnificând un comportament egoist. „Faptul că acesta este al treilea comportament în care am găsit dovezi că conflictul intragenomic contribuie la variația la albinele melifere sugerează că conflictul intragenomic ar putea modela multe tipuri de trăsături la albine și la alte specii. Sperăm că cercetarea noastră va oferi un cadru și o sursă de inspirație pentru alți oameni de știință pentru a examina conflictul intragenomic în studiul speciilor de plante și animale”, a adăugat Grozinger.

La această lucrare au colaborat, de asemenea, David Galbraith, absolvent al Penn State și cercetător senior la Janssen Pharmaceutical; Rong Ma, absolvent al Penn State și cercetător de date senior la Visa; Kate Anton, tehnolog de cercetare la Penn State; și Juliana Rangel, de la Texas A&M University.

Fundația Națională pentru Știință, Institutul Național pentru Alimentație și Agricultură și Credite Hatch al Departamentului de Agricultură al SUA și Institutul Huck pentru Științele Vieții de la Penn State au contribuit, de asemenea, la susținerea acestei cercetări.

Citiți și:
Albinele, protectoarele umanității și gardienii planetei
Albinele funcționează întocmai ca niște creiere uriașe, unde fiecare individ este o celulă nervoasă

yogaesoteric
24 noiembrie 2023

Also available in: Français