Уникальное исследование, проведенное энтомологами Университета Джорджии, привело к открытию отличительного супергена в колониях огненных муравьев, который определяет, покинут ли молодые королевы муравьев свою родовую колонию, чтобы основать свою новую колонию, или они присоединятся к одной с несколькими матками.
Исследователи также обнаружили, что муравьи более агрессивны по отношению к маткам, не обладающим супергеном, в результате чего рабочие колонии убивают их. Это важное открытие открывает дверь к новым методам борьбы с вредителями, которые могут быть более эффективными в искоренении проблемных колоний огненных муравьев.
«Изучение того, как ведут себя огненные муравьи, – очень важная исходная информация, – сказал Кен Росс, профессор энтомологии в UGA. «Эта информация является ключевой, чтобы помочь нам управлять популяциями вредителей и предсказать, какие различия могут произойти в их среде».
Суперген – это совокупность соседних генов, расположенных на хромосоме, которые наследуются вместе благодаря тесному генетическому сцеплению. Изучение этих уникальных генов важно для понимания потенциальных причин различий в социальной структуре огненных муравьев, особенно для управления видами и использования существующей базы знаний.
Исследователи сосредоточили внимание на молодых королевских огненных муравьях, отправляющихся в брачный полет. Они сравнили влияние супергена на два основных типа социальных структур огненных муравьев: моногиния, которая представляет собой размножение маток, образующих новое гнездо, и пологиния, размножение маток, которые присоединяются к существующему гнезду.
Росс первоначально работал вместе с коллегами в своей лаборатории, чтобы обнаружить замечательный пример генетически закодированных различий в социальной организации у огненных муравьев Solenopsis invicta. Следующим шагом было понять, как эти генетические различия приводят к сложным поведенческим и физиологическим вариациям у муравьев из колоний с одной маткой по сравнению с колониями с несколькими матками. Обобщение этих знаний помогает ученым лучше понять закономерности развития видов, увеличивая альтернативы борьбе с инвазивными популяциями.
Под руководством пары выпускников факультета энтомологии UGA, Джоани Кинг, получившей степень магистра в 2017 году, и Сэмюэля Арсено, получившего докторскую степень в 2020 году, команда разработала экспериментальный проект, в котором использовалась коллекция образцов из органов двух огненных муравьев. – ткани мозга и яичников – и полный спектр генотипов социальных хромосом и социальных форм в пределах этого вида огненных муравьев.
Инновационное исследование включало в себя различные научные методы, что привело к сотрудничеству инструментов и ресурсов во многих областях учреждения.
«UGA был очень благоприятной средой для проведения этого исследования», – сказал Брендан Хант, доцент энтомологии. «Мы получили помощь в подготовке образцов для секвенирования РНК из лаборатории доктора Боба Шмитца в отделе генетики, выполнили секвенирование в Центре геномики и биоинформатики Джорджии и использовали вычислительные ресурсы Центра передовых вычислительных ресурсов Джорджии для анализа данных».
Такие проекты под руководством студентов дают молодым исследователям возможность расти в практической среде под наставничеством и руководством ученых с подтвержденным опытом работы в этой области.
«Аспиранты приобрели опыт, который помог им перейти к следующим этапам своей карьеры, – сказал Хант. «Оба продолжили свои исследования генетики муравьев».
Источник: Шон Монтгомери, Университет Джорджии
Фото: UGA