myrer har fire til fem gange flere lugtreceptorer end de fleste andre insekter, et team af forskere har opdaget.
forskerholdet, ledet af Vanderbilt, afsluttede for nylig det første første fulde kort over olfaktorisk system, der giver myrer deres sans for smag og lugt. De fandt, at de flittige insekter har gener, der fremstiller omkring 400 forskellige lugtreceptorer, specielle proteiner, der registrerer forskellige lugte. Til sammenligning har silkemøller 52, frugtfluer har 61, myg spænder fra 74 til 158, og honningbien har 174.
“det mest spændende øjeblik for mig var, da analysen kom tilbage og viste, at vi havde identificeret mere end 400 eller gener, det største antal af kendte insektarter,” sagde han. “Det betød, at vi med succes havde taget det første skridt mod at få et nyt niveau af forståelse af det komplekse sociale system, der har gjort myrer til en af de mest succesrige familier på planeten.”
folk har længe været fascineret og inspireret af myrernes evne til at danne højt organiserede kolonier med arbejdsdeling, kommunikation mellem enkeltpersoner og evne til at løse komplekse problemer. I nogen tid har forskere også vidst, at kemisk kommunikation spiller en vigtig rolle i myreopførsel. “Så det er en rimelig antagelse, at denne dramatiske udvidelse i lugtfølende evne er det, der gjorde det muligt for myrer at udvikle et så højt niveau af social organisation,” sagde Laurence. 30 udgave af tidsskriftet PLoS Genetics.hans team karakteriserede olfaktoriske systemer af to tydeligt forskellige myrearter som en del af et tværfagligt projekt med titlen “Epigenetics of Behavior, Longevity and Social organisation in Ants”, ledet af Danny Reinberg fra Ny York University og finansieret af Hughes Medical Institute. I 2010 sekventerede projektet genomerne af de to arter – Florida carpenter ant (Camponotus floridanus) og den indiske hoppemyr (Harpegnathos saltator) – for første gang. Denne indsats satte scenen for at muliggøre den detaljerede olfaktoriske undersøgelse.
det olfaktoriske system for de fleste insekter er centreret i deres antenner og består bredt af tre forskellige klasser af receptorer: lugtende receptorer (ORs), der identificerer forskellige aromatiske forbindelser og feromoner; gustatoriske receptorer (GRs), der skelner mellem forskellige smag og reagerer på nogle feromoner; og nyopdagede ionotrope glutamatreceptorer (IRs), der er snævert indstillet til forskellige giftige og giftige forbindelser. Undersøgelsen viste, at den primære ekspansion i myrens olfaktoriske system er fokuseret på ORs. Antallet af GRs og IRs er sammenlignelige med dem, der findes i andre insekter.
den første automatiserede analyse af de to myrgenomer fandt kun omkring 100 gener for ORs og ti GRs. “Vi vidste, at disse tal var lave, fordi olfaktoriske receptorer er meget vanskelige at identificere,” sagde han. Så han og hans kolleger designede en ny automatiseret bioinformatisk proces til dette formål kombineret med omfattende manuel evaluering.
forskerne sammenlignede også både identitets-og ekspressionsniveauerne af ORs i de to arter og fandt signifikante forskelle. Dette var ikke overraskende, fordi de to arter blev udvalgt til at afspejle det høje niveau af mangfoldighed, der findes inden for myrfamilien. Tømrermyrer lever i store kolonier med langlivede dronninger, der producerer alle de befrugtede æg. Der er to kaster af sterile arbejdere. Når dronningen dør, gør kolonien det også. Hoppende myrer lever derimod i små grupper, forskellen mellem Dronningen og arbejderne erbegrænset, og nogle arbejdere kan parre og lægge befrugtede æg. “Forskellene i receptorer er sandsynligvis forbundet med forskellen i livsstil af de to arter,” sagde han.
tilsvarende fandt deres analyse vigtige forskelle i ORs i antenner af mænd og kvinder. Samlet set fandt de, at mændene kun har en tredjedel af antallet af ORs, som hunnerne udtrykker. “Mænds primære rolle er befrugtning af æg, så vi antager, at de ORs, som mænd udtrykker, og at kvinder ikke er sandsynligvis indstillet til feromoner produceret af dronningen,” sagde han.
holdet tog også de første skridt i at identificere de kemiske signaler, der modregne specifikke ORs. Forskningsassistent Jesse Slone tilpassede et assay, som gruppen oprindeligt udviklede til at matche ORs med kemiske signaler i malariamyggen. Analysen involverer indsættelse af genet til en receptor i frøæg, så receptorerne udtrykkes på ægets overflade. Ved at forbinde æggene og derefter udsætte dem for forskellige kemiske forbindelser producerer æggene et målbart elektrisk signal, når receptoren aktiveres.Slone brugte dette assay til at identificere de forbindelser, der udløser en eller på hver af myrearten. Han fandt ud af, at en aromatisk forbindelse fundet i anis udløste OR fra hoppemyren, som han testede. Receptorerne blev fundet hos både mænd og arbejdere. Da undersøgelser har vist, at anisolie har en afskrækningsmiddel og/eller insekticid virkning på nogle insektarter, kan forbindelsen være et generelt insektmiddel, som dette eller er designet til at detektere, spekulerer Slone.
til sammenligning viste or fra tømrermyren sig at reagere på et naturligt forekommende lugtstof, der findes i kogt oksekød og svinekød. Forskerne har ingen anelse om, hvorfor denne forbindelse er relevant for myrerne, men de konstaterede, at den specifikke receptor er forbedret hos arbejdere i forhold til mænd.
” Dette er kun begyndelsen. Men vi har demonstreret, at vi har de grundlæggende værktøjer, vi har brug for til at fungere som” eller detektiver “for at kortlægge myrens lugtrum og identificere de kemiske signaler, der udløser specifik adfærd i myrens omfattende repertoire,” sagde Slone.
dette repræsenterer åbningen af en større ny forskning, der er i stand til at har været fokuseret på banebrydende arbejde dekonstruere olfaktoriske system af malaria myg. “Da jeg var på kandidatskolen, drømte en gruppe af os om at dechiffrere den rolle, som gener kunne spille i ant social adfærd. Så jeg kunne ikke gå glip af denne mulighed, da den kom. Det har taget 30 år, men vi er endelig kommet til det punkt, hvor vi rent faktisk kan gøre disse undersøgelser.”lektor i Biologiske Videnskaber Antonis Rokis, Professor Shelley Berger ved University of Pennsylvania, adjunkt J. L. Liebig ved University of California, adjunkt Anandasankar Ray ved University of California, Riverside og professor Danny Reinberg ved University of Pennsylvania bidrog også til undersøgelsen, som blev finansieret af Hughes Medical Institute.