Gro Vang Amdamová, Arizona State University

Včelí „stát“ funguje jako švýcarské hodinky. Bez parlamentu, ministerstev, finančních úřadů a dalších vymožeností lidské civilizace. Dokonalá organizace společenstev tzv. eusociálního hmyzu byla také jedním z hlavních motivů, proč byl čten genom včely medonosné.

Zvětšit obrázek

… a ještě jednou Gro Amdamová (vpravo), tentokrát v pracovním.

Teď se vědci v DNA včel přehrabují a hledají „geny pro dokonalý stát“. A slaví první úspěchy.
Tým vedený norskou bioložkou Gro Vang Amdamovou působící na Arizona State University odhalil první gen zodpovědný za regulaci sociálního chování včely medonosné. Výsledky zveřejnil PLoS Biology.

Oním „sociálním genem“ je gen pro vitellogenin, který využívají všichni živočichové rozmnožující se vajíčky k řízení tvorby vaječného žloutku. Gen pro vitellogenin určuje dobu, kdy včela začne létat z úlu za potravou, určuje specializaci včel při sběru potravy a určuje délku života včel. Jestliže v lidské společnosti platí, že starého psa novým kouskům nenaučíš, pak u genů to neplatí. Včelí gen pro vitellogenin se naučil celé plejádě triků, jaké u jiných druhů hmyzu a dokonce ani u samotářských včel nezvládá.

Zvětšit obrázek

Včela medonosná (Apis mellifera) první zástupce eusociálního hmyzu s přečteným genomem.

Už v předchozích pracích prokázala Amdamová, že zablokování genu pro vitellogenin (pomocí RNA interference) vede ke snížení hladiny vitellogeninu ve včelím organismu. To se dalo čekat. Překvapivé však byly „vedlejší účinky“ této genové blokády. Včelám zároveň stoupala v těle koncentrace juvenilního hormonu.

Zvětšit obrázek

Mladé včely, které zajišťují práce uvnitř úlu, mají vysokou expresi vitellogeninu a díky tomu potlačenou sekreci juvenilního hormonu.

To je konstelace typická pro včely létavky, které vylétají z úlu za potravou. Mladší včely, které většinou vykonávají práci jen v úlu, mají opačnou hormonální konstelaci – vysoké hladiny vitellogeninu a nízké hladiny juvenilního hormonu. Odtud byl jen kousek k hypotéze, že vitellogenin řídí profesní kariéru včelí dělnice.

Včelí dělnice mění pracovní zařazení s věkem. Mladá včela pracuje první tři dny svého života jako uklízečka.  Od čtvrtého dne se přeškoluje na krmení a napájení starších larev. Ve věku šesti dnů jí začnou fungovat zvláštní hlavové žlázy, jejichž  sekretem pak krmí nejmladší larvy. Ve věku dvanácti dnů už vyrábí žlázami na zadečku vosk a začne stavět plásty. Od osmnáctého dne života se připravuje  na plnění úloh mimo úl. Nejprve  hlídá vlet do úlu a vydává se do okolí na  průzkumné lety. Ve věku tří týdnů je připravena na nejnáročnější funkcí včely létavky. Sbírá nektar, pyl a vodu  a nosí to všechno do úlu. I tady ale najdeme specialistky. Některé včely nosí raději pyl, jiné dávají přednost nektaru. Byly dokonce vyšlechtěny linie, které tíhnou k jednomu či druhému zdroji potravy, a tak je jasné, že i tato specializace má dědičný základ.

Zvětšit obrázek

U létavek sbírajících potravu mimo úl je to opačně. Hladiny vitelliogeninu jsou sníženy a hladiny juvenilního hormonu zvýšeny.

Jaká je role genu pro vitellogenin?
Amdamová a její kolegové opět použili včely, které měly RNA interferencí zablokován gen pro vitellogenin. Ukázalo se, že výsledné snížení hladiny vitellogeninu nutilo včely k dřívějšímu přechodu do profese létavky.

Zvětšit obrázek

Sběr pylu zajišťují létavky, které mají přeci jen o něco vyšší hladiny vitellogeninu.

Tyto včely měly slabost pro sběr nektaru. Za vše platily kratším životem, protože vitellogenin působí v organismu jako neutralizátor volných radikálů a chrání tělo před škodami, které volné radikály páchají. Jediný gen tak řídí hned několik významných vlastností a zásadně ovlivňuje chování včel.

Odborníci si nesmírně cení i technické stránky experimentu. Poprvé bylo použito blokování genu RNA interferencí pro pokusy zkoumající chování hmyzu ve volné přírodě.
Je jasné, že tím se otevírá cesta k poznání genů, jež řídí další typy chování typické pro eusociální hmyz.

Ke sběru nektaru předurčuje létavky drasticky snížená exprese genu pro vitellogenin.

Pramen: PLoS Biology

 

Fenomén RNA interference se neobjevuje na Oslu poprvé. Věnujeme se mu celkem pravidelně. Jde o velmi mocný nástroj, který nachází stále nové a nové uplatnění.
Andrew Fire (uprostřed) a Craig Mello (vpravo) dostali za objev RNA interference v roce 2006 Nobelovu cenu.






Podrobnosti zde.