Способность к размножению и продолжительность жизни у муравьиных самок регулируются инсулином и связанным с ним клеточными сигнальными путями.
Подавляющее большинство жителей муравейника — самки, рабочие особи, занятые своими делами и бесплодные. К размножению способна лишь матка, которая производит яйца новых работников. Она центральная фигура в семействе и живет намного (иногда в десятки раз) дольше остальных. Если матка умрет, смерть грозит всем.
Однако у некоторых видов муравьев рабочие особи сохраняют репродуктивную систему. В случае необходимости такие насекомые способны стать гамэргатами и продолжить размножение. Это довольно глубокая перестройка организма, которая сопровождается даже изменением размеров мозга. При этом продолжительность их жизни резко увеличивается.
Гамэргаты муравьев Harpegnathos живут впятеро дольше рабочих, но если насекомое возвращается в стерильное состояние, срок его жизни снова сокращается. Такие манипуляции привлекли внимание биологов из Университета Нью-Йорка, которые решили выяснить, какие механизмы дают муравьям эту необычную способность.
Ученые сравнили экспрессию генов у рабочих особей и гамэргатов идийских прыгающих муравьев (Harpegnathos saltator). Выяснилось, что при переходе в новую касту активируется синтез инсулина, запуская разнообразные сигнальные пути, связанные с ним. Об этом Дэнни Рейнберг (Danny Reinberg) и его коллеги пишут в статье, опубликованной в журнале Science.
Инсулин — один из важнейших гормонов животных, его ключевая роль состоит в регулировании утилизации глюкозы в организме. Однако этим функции инсулина далеко не ограничиваются. Он участвует во множестве клеточных сигнальных путей, запуская синтез жиров и белков, влияет на метаболизм в целом и разные другие физиологические процессы, протекающие в различных тканях.
Так, усиленное производство инсулина у гамэргатов активирует сигнальный путь MAPK, который стимулирует работу яичников. К ним поступают липиды, усиливается синтез вителлогенина — белка, необходимого для формирования яиц. Все это дает гамэргатам способность к размножению.
С другой стороны, повышенные количества инсулина должны также активировать сигнальный путь AKT, приводя к уменьшению продолжительности жизни. Чтобы этого не происходило, в яичниках гамэргатов синтезируется протеин Imp-L2, аналог инсулина, который ослабляет некоторые его эффекты. Imp-L2 блокирует работу второго сигнального пути, и срок жизни насекомых даже увеличивается. Пока не ясно, почему эта молекула влияет на одни сигнальные пути, но не сказывается на других. Возможно, новые исследования позволят это выяснить.
Автор: Сергей Васильев