Termenul „tu ești ceea ce mănânci” capătă o nouă dimensiune la albine. ARN-ul vegetal din dietă face ca larvele să devină lucrătoare.

albinelor

Albinele se nasc din ouă depuse de albina regină, din care larva eclozează după trei zile. Interesant este că toate larvele de sex feminin sunt la fel, iar dacă se dezvoltă în lucrătoare sau în albină regină este determinat de dieta lor.

Larvele din care clocesc muncitorii sunt hrănite cu suspensia mamă în primele trei zile după eclozare, apoi trec la o dietă compusă din polen și miere (acest amestec se mai numește și pâine de albine, din engleza beebread).

Cu toate acestea, larvele selectate sunt hrănite cu suspensia mamă timp de până la șase zile, ceea ce accelerează dezvoltarea și creșterea lor. Rezultatul este o albină matcă care are organe genitale pe deplin dezvoltate și, spre deosebire de lucrătorii sterili, este fertilă. La rândul său, smocurile ies din ouă nefertilizate.

Până în prezent, s-a presupus că dezvoltarea albinei regine din larvă se datorează compoziției unice a nămolului mamă, care le este asigurată mult timp.

Potrivit unui nou studiu publicat la sfârșitul lunii august în revista științifică PLOS Genetics, trebuie acordată o mare importanță și dietei „mai sărace” a viitorilor lucrători.

Pâinea de albine (un amestec de polen și miere) conține substanțe de origine vegetală, care încetinesc dezvoltarea larvelor, ceea ce permite formarea lucrătorilor sterili de albine.

Albinele mor pe câmpuri ca în atacuri chimice, Ministerul Agriculturii nu o vede

Trei tipuri de albine

Albinele trăiesc în stupi - comunități de albine compuse din fluxuri masculine și două specii de femele. Este o albină regină și fiica ei, o lucrătoare stearpă. Aceste trei tipuri de albine diferă în morfologie (structura corpului), fiziologie și funcție socială.

Albinele regine sunt folosite pentru reproducere. Cresc la dimensiuni mai mari, dezvoltarea lor este mai rapidă decât muncitorii și trăiesc mai mult. Organele lor genitale complet dezvoltate sunt folosite pentru depunerea ouălor. Se pot încărca până la două mii pe zi.

Fluxurile izvorăsc din ouă nefertilizate. Treaba lor este să se împerecheze cu regina. După împerechere, regina depune ouă fertilizate din care eclozează larvele albinelor femele. În funcție de dietă, vor ieși din ele fie mătci, fie muncitori. Albinele muncitoare sunt din ce în ce mai mici și nu au organe funcționale de reproducere. Acestea sunt de fapt femele subdezvoltate și sterile.

Faceți clic pentru a mări imaginea. Foto - Martina Hestericová/Creative Commons

Importanța alimentelor în timpul dezvoltării larvelor de albine este cunoscută de câțiva ani. Cu toate acestea, care componentă alimentară se află în spatele diferitelor dezvoltări larvare nu a fost bine cunoscută până acum. Prin urmare, o echipă de oameni de știință chinezi condusă de Kegan Zhu a examinat efectul microARN-ului plantelor (miARN pe scurt) conținut în pâinea de albine asupra ratei de dezvoltare a larvelor.

Pâine de albine

MiARN-ul vegetal este o regiune a acidului ribonucleic (ARN) de 19 până la 24 nucleotide în lungime. Aceștia sunt acizi nucleici monocatenari care nu codifică producția de proteine. În schimb, se pot lega de alte fire de ARN mediator. Ele pot influența exprimarea unor gene, adică realizarea informațiilor genetice.

În urmă cu cinci ani, biochimiștii au descoperit că miARN-urile vegetale din alimente la animale sunt absorbite în fluxul sanguin și acumulate în diferite țesuturi, unde modifică activitatea anumitor gene.

Aceste descoperiri, împreună cu faptul că dieta viitoarelor albine lucrătoare este bogată într-o componentă vegetală care conține, de asemenea, miARN - adică polen - a servit drept motivație pentru noi cercetări. Cercetătorii au decis să examineze dacă aceste secțiuni scurte de ARN conținute în polen nu ar putea juca un rol în determinarea soartei viitoarelor albine.

Nămolul mamă are origine animală și se formează în glandele faringiene ale lucrătorilor tineri. În schimb, dieta lucrătorilor obișnuiți este de origine vegetală și conține polen amestecat cu miere. Datorită proporției ridicate de componente vegetale, această „pâine de albine” este bogată în miARN.

Influența dietei asupra dezvoltării larvelor albinelor. Conținutul ridicat de miARN de plante din dietă modifică expresia genelor și astfel încetinește dezvoltarea acestora. Rezultatul este un muncitor steril. Foto - PLOS, Xi Chen, Kegan Zhu.

Diferența mare în conținutul de ARN din dieta larvelor de albine a sugerat că miARN-urile ar putea fi responsabile pentru dezvoltarea lor diferită. Prin urmare, oamenii de știință au studiat dezvoltarea larvelor în condiții de laborator.

Dacă au fost hrăniți cu o dietă bogată în miARN de plante, dezvoltarea lor a încetinit, au crescut la dimensiuni mai mici și au fost sterile. Persoanele care au luat o dietă fără miARN au crescut la dimensiuni mai mari, iar ovarele lor s-au dezvoltat complet.

Într-un studiu mai detaliat, biochimiștii au descoperit că miARN-urile plantelor se leagă și inactivează o genă numită amTOR, care altfel ar ajuta la convertirea larvei într-o regină. De asemenea, au descoperit că, dacă conținutul de miARN în dieta larvelor era prea mare, ei mureau.

Chiar și în caracatițe

Pe lângă încetinirea dezvoltării larvelor de albine, cercetătorii au examinat și efectul asupra larvelor muștelor Drosophilla melanogaster, cunoscute și sub numele de musca vinului sau caracatița.

De asemenea, la aceste larve, prezența miARN în dietă a provocat o încetinire a dezvoltării, o dimensiune mai mică a individului rezultat, o reducere a ovarelor și un număr semnificativ mai mic de ouă depuse. Acest lucru se întâmplă în ciuda faptului că caracatițele nu sunt insecte sociale.

Rezultatele cercetărilor arată că moleculele de ARN pot fi, de asemenea, transferate între diferite tărâmuri ale organismelor și că, după transfer, ele pot schimba expresia genelor, precum și funcțiile tisulare ale organismelor.

Potrivit oamenilor de știință, este puțin probabil ca secțiunile miARN să fie singurii factori care controlează schimbările în dezvoltarea larvelor albinelor. Cu toate acestea, noi cercetări au dezvăluit mecanismele de transfer ARN între diferite tărâmuri sau procese care afectează așa-numita coevoluție a speciilor.