Maur har fire til fem ganger mer lukt reseptorer enn de fleste andre insekter, har et team av forskere oppdaget.forskerteamet, ledet Av Lawrence Zwiebel Ved Vanderbilt, fullførte nylig det første første fulle kartet over olfaktorisk system som gir maur med smak og lukt. De fant at industrielle insekter har gener som gjør om 400 forskjellige luktreseptorer, spesielle proteiner som oppdager forskjellige lukt. Til sammenligning har silkemøller 52, fruktfluer har 61, mygg varierer fra 74 til 158 og honningbien har 174.»det mest spennende øyeblikket for meg var da analysen kom tilbake og viste at vi hadde identifisert mer enn 400 ELLER gener, det største antallet kjente insektarter,» sa Xiaofan Zhou, forskningsassistent som ledet karakteriseringsprosessen. «Det betydde at vi hadde tatt det første skrittet mot å få et nytt nivå av forståelse av det komplekse sosiale systemet som har gjort maur til en av de mest vellykkede familiene på planeten.»
organiserte kolonier med arbeidsdeling, kommunikasjon mellom enkeltpersoner og evne til å løse komplekse problemer. For en stund har forskere også kjent at kjemisk kommunikasjon spiller en viktig rolle i myradferd. «Så det er en rimelig antagelse at denne dramatiske utvidelsen i luktfølende evne er det som tillot maur å utvikle et så høyt nivå av sosial organisasjon,» Sa Laurence Zwiebel, professor i biologiske vitenskap, som ledet den nye studien som ble publisert I August. 30 utgave Av tidsskriftet PLoS Genetics.Zwiebels team karakteriserte de olfaktoriske systemene til to tydelig forskjellige maurarter som en del av et tverrfaglig prosjekt med tittelen «Epigenetikk For Atferd, Levetid og Sosial Organisasjon i Maur», ledet Av Danny Reinberg Fra New York University og finansiert av Howard Hughes Medical Institute. I 2010 sekvenserte prosjektet genomene til de to artene-Florida carpenter ant (Camponotus floridanus) og Den Indiske hoppemyren (Harpegnathos saltator) – for første gang. Denne innsatsen satte scenen for å gjøre den detaljerte olfaktoriske studien mulig.
det olfaktoriske systemet til de fleste insekter er sentrert i sine antenner og består stort sett av tre forskjellige klasser av reseptorer: luktende reseptorer (ORs), som identifiserer forskjellige aromatiske forbindelser og feromoner; gustatory reseptorer (GRs), som skiller mellom forskjellige smaker og reagerer på noen feromoner; og nylig oppdagede ionotrope glutamatreseptorer (IRs), som er smalt innstilt på forskjellige giftige og giftige forbindelser. Studien fant at den primære utvidelsen i myrens olfaktoriske system er fokusert på ORs. Antallet GRs og IRs er sammenlignbare med de som finnes i andre insekter.
den første automatiserte analysen av de to ant-genomene fant bare om lag 100 gener For ORs og ti GRs. «Vi visste at disse tallene var lave fordi olfaktoriske reseptorer er svært vanskelig å identifisere,» Sa Zhou. Så han og hans kolleger designet en ny automatisert bioinformatisk prosess for dette formålet, kombinert med omfattende manuell evaluering.
forskerne sammenlignet også både identitets-og uttrykksnivåene Til ORs i de to artene og fant signifikante forskjeller. Dette var ikke overraskende fordi de to artene ble valgt for å gjenspeile det høye mangfoldet som eksisterer i myrfamilien. Snekkermyr lever i store kolonier med langlivede dronninger som produserer alle befruktede egg. Det er to kaster av sterile arbeidere. Når dronningen dør, gjør kolonien det. Hoppemyrer lever derimot i små grupper, forskjellen mellom dronningen og arbeiderne erbegrenset, og noen arbeidere kan mate og legge befruktede egg. «Forskjellene i reseptorer er sannsynligvis forbundet med forskjellen i livsstil av de to artene,» Sa Zhou.
På samme måte fant deres analyse viktige forskjeller I ORs i antennene til menn og kvinner. Samlet sett fant de at hannene bare har en tredjedel av Antall ORs som hunnene uttrykker. «Den primære rollen til menn er befruktning av egg, så vi antar At ORs som menn uttrykker og at kvinner ikke sannsynligvis er innstilt på feromoner produsert av dronningen,» Sa Zhou.
teamet tok også de første trinnene i å identifisere de kjemiske signalene som utløste bestemte ORs. Forskningsassistent Jesse Slone tilpasset en analyse som gruppen opprinnelig utviklet for å matche ORs med kjemiske signaler i malariamyggen. Analysen innebærer å sette inn genet for en reseptor i froskegg, slik at reseptorene uttrykkes på eggets overflate. Ved å koble eggene og deretter utsette dem for forskjellige kjemiske forbindelser, produserer eggene et målbart elektrisk signal når reseptoren aktiveres.
Slone brukte denne analysen til å identifisere forbindelsene som utløser en eller på hver av myrartene. Han fant at en aromatisk forbindelse funnet i anis utløste OR fra hoppemyren som han testet. Reseptorene ble funnet hos både menn og arbeidere. Siden studier har vist at anisolje har en repellant og / eller insekticid effekt på noen arter av insekter, kan forbindelsen være et generelt insektmiddel som Dette eller er designet for å oppdage, spekulerer Slone.til sammenligning viste OR fra snekkermyren seg å reagere på en naturlig forekommende lukt som finnes i kokt biff og svinekjøtt. Forskerne har ingen anelse om hvorfor denne forbindelsen er relevant for maurene, men de fastslår at den spesifikke reseptoren er forbedret hos arbeidere, i forhold til menn.
«dette er bare begynnelsen. Men vi har vist at vi har de grunnleggende verktøyene vi trenger for å fungere SOM» eller detektiver » for å kartlegge myrens luktrom og identifisere de kjemiske signalene som utløser spesifikk atferd i myrens omfattende repertoar, Sier Slone.
dette representerer åpningen av en stor ny forskning avenue for zwiebel lab, som har vært fokusert på banebrytende arbeid dekonstruere olfactory system av malaria mygg. «Da jeg var på grunnskolen, drømte en gruppe av oss om å dechiffrere hvilken rolle gener kan spille i myr sosial oppførsel. Så jeg kunne ikke gå glipp av denne muligheten da den kom sammen. Det har tatt 30 år, men vi har endelig kommet til et punkt der vi faktisk kan gjøre disse studiene.»
Assisterende Professor I Biologiske Vitenskap Antonis Rokis, Professor Shelley Berger Ved University Of Pennsylvania, Assisterende Professor Jü Liebig Ved Arizona State University, Assisterende ProfessorAnandasankar Ray ved University Of California, Riverside og Professor Danny Reinberg ved New York University bidro også til studien, som ble finansiert av Howard Hughes Medical Institute.