Кооперативное поведение трутней оказалось зависимо от одного гена

Ученые из Германии и Франции исследовали генетические основы кооперативного поведения самцов медоносных пчел и показали, что специфичный для трутней вариант гена fruitless (fruᴹ) необходим для эффективного выпрашивания пищи у рабочих самок. Этот ген кодирует фактор транскрипции и экспрессируется в ограниченной популяции нейронов, участвующих в обработке и интеграции сенсорных сигналов. Работа опубликована в журнале Nature Communications.

Колония медоносных пчёл (Apis mellifera) включает матку, рабочих самок и трутней — самцов, чья основная роль заключается в оплодотворении матки. Трутни не способны самостоятельно усваивать пыльцу, поэтому получают переработанную пищу от рабочих через трофаллаксис — передачу корма «изо рта в рот», так же питаются и личинки. Чтобы инициировать кормление, трутни подходят к рабочей пчеле и касаются её антеннами, выполняя стереотипные движения. Это врожденное поведение, но ранее было неясно, какие гены и нейронные цепи его обеспечивают.

Свен Кёнен (Sven Köhnen) и его коллеги из Университета Генриха Гейне, Рурского университета и Университета Париж‑Сакле сравнили экспрессию генов у самцов и самок. Помимо уже известных полоспецифичных генов glu, dsx и fem, они выявили различия в работе гена fruitless. Анализ показал, что fru транскрибируется с трёх промоторов, но только один вариант транскриптов отличается между полами: у самцов он длиннее примерно в 10–13 раз. Транскрипция этого варианта регулируется геном fem, ключевым фактором полового определения, который у самцов подавлен на стадии личинки.

Специфичные для самцов транскрипты fruᴹ обнаружили только в мозге и нервных ганглиях: около 1800 из 400 000 нейронов экспрессировали этот ген. Эти клетки располагались в оптических и антеннальных трактах, обонятельных структурах, грибовидном теле и верхних отделах протоцеребрума — аналога переднего мозга у позвоночных. Несколько зон экспрессии оказались уникальными для самцов, у самок они отсутствовали.

Чтобы проверить функциональную роль fruᴹ, исследователи создали трутней‑мутантов, лишённых этого варианта гена, и поместили их в небольшие ульи вместе с обычными трутнями, рабочими пчелами и маткой. Такие самцы примерно вдвое реже инициировали выпрашивание корма и более чем в два раза реже кормились через трофаллаксис. Они реже приближались к другим пчёлам, а продолжительность кормления была снижена. Кроме того, мутантные трутни слабее реагировали на маточный феромон 9‑ODA и чаще залезали в ячейки с пыльцой, что нехарактерно для нормальных самцов.

При этом физические и сенсомоторные функции у мутантов были сохранены: экспрессия генов обонятельных и вкусовых рецепторов не отличалась от контроля, заметных нейроанатомических различий также не выявили, а ответы нейронов на феромон и другие запахи оставались обычными.

Авторы сделали вывод, что вариант fruᴹ в отдельных нейронах мозга трутней регулирует инициацию и поддержание кооперативного поведения — выпрашивание пищи и трофаллаксис. У дрозофил родственный ген fruitless известен своей ролью в половом поведении, и у пчёл он, вероятно, сохранил эту функцию, опосредуя реакцию самцов на половой феромон матки. По мнению исследователей, с развитием эусоциальности fruᴹ стал вовлекаться не только в брачное, но и в кооперативное социальное поведение.

Читайте также:

• Еда на гарантированную удачу: что приготовить на Новый год 2026 — советы астролога
• Омар Хайям о главной ошибке родителей, которая отдаляет детей навечно: восточная мудрость
• «Прекращаем продажи»: Wildberries и Ozon рассказали про новое жёсткое правило
• Ностальгия победила аппетит: этот единственный школьный завтрак россияне готовы есть каждый день
• Вильфанд: стоит ли ожидать новых снегопадов ближайшую неделю