Муравьи используют генетический «бульдозер» для обоняния

Учёные из Нью-Йоркского университета обнаружили, что муравьи используют уникальный генетический механизм для обеспечения сверхточного обоняния. Исследование, опубликованное в журнале Nature, показывает, как эти насекомые решают сложную биологическую задачу — активацию только одного обонятельного рецептора из сотен в каждом нейроне.

Индийский прыгающий муравей (Harpegnathos saltator). Авторы: Олена Колумба, Чинг-Хан Ли, Хисун Ян

Обоняние критически важно для муравьиного общества — с его помощью они общаются, охотятся и отличают своих от чужаков. «Когда муравьи не могут чувствовать запахи, они перестают выполнять свои обязанности, что приводит к анархии», — объяснил ведущий автор исследования Богдан Сиеребриенников.

У муравьев до 500 генов обонятельных рецепторов, сгруппированных в геномные кластеры. Учёные выяснили, что после случайного выбора одного гена в нейроне запускается механизм, который они сравнили с «биологическим бульдозером». Транскрипция не останавливается на конце выбранного гена, а продолжается через все последующие гены в кластере, подавляя их активность.

«Вместо остановки в конце каждого гена транскрипционный аппарат продолжает движение. Этот неуправляемый механизм проезжает через «забор» и подавляет все нижележащие гены», — описал процесс Сиеребриенников.

Для подавления генов, расположенных выше по кластеру, выбранный ген производит РНК в обратном направлении, запуская «бульдозер» в противоположную сторону. Таким образом, активация одного гена физически заглушает всех его соседей.

Исследователи отмечают, что аналогичный механизм используется в человеческом мозге для регуляции протокадгеринов — генов, отвечающих за правильное соединение нейронов. «Это поразительный случай конвергентной эволюции. Муравьи и люди — очень дальние родственники, но когда природа сталкивается с похожей проблемой, она может найти похожее решение», — отметил Сиеребриенников.

Голова индийского прыгающего муравья с антеннами спереди. Авторы: Богдан Сиеребриенников, Олена Колумба

Муравьи обладают одним из самых развитых обонятельных систем в животном мире. Их способность различать сотни различных феромонов позволяет поддерживать сложную социальную структуру колоний, которые могут насчитывать до нескольких миллионов особей.