科学家发现一种物质可以将工蚁变成蚁后 _基因

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一项新的研究表明，对单个蛋白质的激活稍作调整就可以决定一些蚂蚁是成为低等工人还是繁殖蚁后。
虽然大多数蚂蚁物种出生于其殖民地的特定种姓，几乎没有能力攀登社会阶梯，但杰登（Jerdon ）跳蚁（Harpegnathos saltator）有些不同。
当这个物种的女王去世时，殖民地的工人会为谁来接替她的位置而决斗。最终获胜的蚂蚁成为所谓的“玩家门” 。抛开觅食工作，这些个体转而命令其他蚂蚁在附近、在开花时间繁殖和产卵，基本上接管了蚁后的角色。
【科学家发现一种物质可以将工蚁变成蚁后】
先前的研究表明，向“玩家门”的转变伴随着蚂蚁大脑的变化，包括不同的基因表达、不同的激素水平和不同的细胞成分。这些统治蚂蚁的寿命也比其他蚂蚁工蚁长约五倍。
但是究竟是什么触发了这种令人难以置信的中年转变呢？到目前为止，这还有许多谜题等待科学家破解。
“动物大脑是可塑性的；也就是说，它们可以根据环境改变其结构和功能， ”宾夕法尼亚大学的分子生物学家罗伯托博纳西奥解释说， “这个过程也发生在人类大脑中——想想青春期行为的变化——对生存至关重要，但控制它的分子机制尚不完全清楚。 ”
为了进一步探索大脑可塑性的想法，博纳西奥和他的同事对杰登的跳蚁进行了一系列实验，其中它们的神经元暴露于不同水平的激素。
该团队将注意力集中在两种激素上，特别是保幼激素 III (JH3) 和蜕皮激素20-羟基蜕皮激素 (20E) 。两者都被认为可以调节蚂蚁甚至其他一些社会昆虫（如蜜蜂）的社会行为。
在目前的研究中，当给蚂蚁大脑注射JH3的类似物时，作者发现它会降低它们的狩猎活动。另一方面，当将20E 注入大脑时，它会刺激卵巢激活。
研究结果表明，这些激素的信号通路决定了从一种社会种姓向另一种社会种姓的转变。但是开关本身是什么？
通过分离蚂蚁大脑中的特定神经元，研究人员在实验室中更详细地测试了这种机制如何发挥作用。两种社会激素似乎最终都通过激活一种称为 Krüppel 同源物 1 (Kr-h1) 的蛋白质因子来影响蚂蚁神经元。
Kr-h1有点像电灯开关，荷尔蒙就如手指，可以打开或关闭工人的大脑状态或“玩家门”的大脑状态。具体来说，这些激素似乎会影响 Kr-h1 最终与神经元细胞内的哪些基因结合。
对于工蚁体内的激素水平， Kr-h1似乎结合并抑制了与“玩家门”相关的基因。同时，对于游戏玩家中看到的激素水平，该蛋白质似乎抑制了基于工蚁的基因途径。
当这种蛋白质从蚂蚁的神经元中完全删除时，研究人员发现“玩家门”蚂蚁开始表现得像工蚁，而工蚁开始表现得像“玩家门” 。
“我们没有预料到相同的蛋白质可以使不同种姓大脑中的不同基因沉默，从而抑制“玩家门”的工蚁行为和工蚁的“玩家门”行为， ”博纳西奥说， “我们认为这些工作会被分配给两个或多个不同的因素，每个因素只存在于一个或另一个大脑中。 ”
虽然结果肯定表明有两种主要的社会激素控制着杰登（Jerdon ）跳蚁的种姓行为，而且这是通过单一蛋白质因子完成的，但我们还需要进一步的研究来证明确实如此。
此外，该研究的作者想要调查 Kr-h1 的作用是否存在于共享类似神经激素的其他社会生物中。
然而，就目前而言，关键信息是似乎有多种可能的行为写入蚂蚁基因组，基因调控可以影响最终接管的行为。
“换句话说， ”宾夕法尼亚大学的表观遗传学家雪莱·伯杰 (Shelley Berger) 说， “杰基尔博士和海德先生的部分已经写入基因组中；每个人都可以扮演任一角色，这取决于打开或关断基因开关。 ”
该研究发表在《细胞》杂志上。

科学家发现一种物质可以将工蚁变成蚁后

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