Пчёлы становятся королевами ульев благодаря растениям

Сложные социальные взаимодействия медоносных пчёл основаны на системе каст. При этом при выходе из яиц все новые обитатели улья равны и разделение на рабочих пчёл и будущих маток начинается чуть позже.

Рабочая пчела. Фото Wikimedia Commons.

Биологам давно известно, что главную роль в этом процессе играет диета. Будущих рабочих кормят смесью жидкого мёда и цветочной пыльцы — перги, в то время как более привилегированное сословие постоянно получает молочко, выделяемое аллотрофическими железами нянек.

Си Чэнь (Xi Chen) из Нанкинского университета в Китае и его коллеги обратили внимание на тот факт, что пыльца содержит большое количество микроРНК растений, и решили проверить, не могут ли эти молекулы оказывать влияние на развитие насекомого.

Короткие цепочки микроРНК длиной около двух десятков нуклеотидов не кодируют генетическую информацию. Вместо этого они регулируют работу генов, ускоряя или, наоборот, подавляя их экспрессию. В своей лаборатории учёные изготовили аналог пчелиного молочка с добавлением растительных микроРНК и использовали его для выпаивания личинок.

Сравнение двух групп пчёл, получавших обычное и модифицированное молочко, показало, что личинки, поедающие растительные микроРНК, остановились в росте и развитии. В частности их яичники оказались меньше, чем у контрольной группы.

Яйца и личинки медоносной пчелы. Фото Wikimedia Commons.

Чтобы проверить свои доводы, исследователи повторили эксперимент с личинками плодовых мушек. Эти насекомые не обладают социальной иерархией, но результаты оказались точно такими же – растительные микроРНК в пище тормозили развитие организма.

На втором этапе команда изучила гены, на работу которых влияли растительные молекулы. Оказалось, что наиболее часто встречающаяся в пыльце микроРНК нацелена на ген TOR, который играет важную роль в определении будущей касты пчелы.

Влияние микроРНК растений на развитие медоносных пчёл было приобретено в ходе эволюции благодаря партнёрству между двумя видами (растений и насекомых — прим.ред.) и было необходимо для успеха колоний, отмечает Чэнь .

Судьбу личинки медоносной пчелы определяет особая диета.
Иллюстрация Xi Chen, Kegan Zhu.

Авторы работы надеются, что результаты исследования, опубликованные в издании PLOS Genetics, однажды помогут понять, как именно деятельность человека может негативно влиять на сообщества социальных насекомых.