Апоптоз помогает термитам поддерживать кастовое общество

Рабочие термитов рода Nasutitermitinae превращаются в солдат с помощью процессов программируемой клеточной смерти: «химическое оружие» солдат развивается благодаря апоптотической деградации верхних челюстей у рабочих.

Термиты Nasutitermes с «носом»-спринцовкой (фото jeans_Photos).

Термиты известны своими огромными колониями, прочнейшими домами-термитниками и высокоорганизованной социальной системой. Все особи делятся на репродуктивных, рабочих и солдат. Анатомические различия между ними весьма велики, и физиологические механизмы, которые формируют тот или иной кастовый облик, до сих пор во многом не прояснены.

Так, солдаты термитов подсемейства Nasutitermitinae, в отличие от солдат других видов, имеют на голове рогообразный выступ, хотя, учитывая его назначение, его следует сравнивать с наконечником для клизмы. Этот «нос» служит для распыления химических веществ, синтезируемых в специальной лобной железе: так солдаты Nasutitermitinae отпугивают врагов. В то же время у них сильно редуцированы мандибулы, или жвалы (верхние челюсти, которые есть у рабочих и которые разрастаются до устрашающих размеров у солдат иных видов).

Трансформация рабочего в солдата подчиняется одному из ювенильных гормонов, которые управляют развитием и превращениями насекомых. Через две линьки, пройдя стадию «полусолдат», термиты-рабочие утрачивают жвалы и приобретают характерный «нос»-спринцовку. Но если, например, формирование и рост тех же жвал управляется у термитов хорошо известным геном, то механизм, вызывающий обратную трансформацию у Nasutitermitinae, до сих пор остаётся загадкой.

Энтомологи из Университета Тоямы (Япония) обрабатывали рабочих термитов Nasutitermes takasagoensis ювенильным гормоном и следили, какие анатомические и молекулярные изменения происходят у насекомых, превращающихся в солдат.

В своей статье в журнале Science of Nature авторы сообщают, что образование органов нападения и защиты — железы и выроста на голове — сопровождается апоптозом в тканях, образующих челюсти-жвалы. Апоптоз (программируемая клеточная смерть) в большей степени известен как инструмент ликвидации клеток с нарушениями в генетическом аппарате, чтобы они не успели нанести вред здоровым участкам ткани. Программируемая смерть используется также для контроля над численностью клеток, чтобы их не стало больше, чем нужно. В данном же случае апоптоз помогает термитам «обменивать» верхние челюсти на «химическое оружие»; возможно, именно апоптотическая деградация жвал делает возможной формирование желёз и рогообразного выступа на голове. Таким образом, как заключают учёные, термиты смогли даже столь тонкий и сложный процесс, как программируемая смерть клеток, поставить на службу собственной кастовой системе.