脑基因表达模式预测个体蜂蜜蜜蜂的行为

一个不寻常的研究,即涉及六个皇后蜜蜂荨麻疹和分析大脑中基因表达的数千名蜂蜜蜜蜂的行为的不寻常的研究提供了新的见解,以了解基因调节如何促进社会行为。

脑基因表达模式预测个体蜂蜜蜜蜂的行为

研究人员为学习进行了数千个个体蜂蜜蜜蜂。

照片由Beryl Jones

研究人员表示,在Elife杂志中报告的研究表明,脑中脑内转录因子的调节因子的活动概况与蜂蜜蜜蜂的行为强烈相关。单一转录因子可以诱导 - 或减少 - 数十种其他基因的表达。

脑基因表达模式预测个体蜂蜜蜜蜂的行为

普林斯顿大学博士后研究人员Beryl Jones采用计算生物学和基因组学研究社会昆虫的行为和生态。她在美国的研究生时在蜂蜜蜜蜂进行了研究。

照片由Jethary Rader

“如果殖民地的女王死亡和工人未能替换女王,那么一些工人蜜蜂激活他们的卵巢并开始产卵,”说 Beryl Jones.是伊利诺伊大学伊利诺伊州厄巴纳 - 尚人的前研究生谁领导了这项研究 昆虫学 professor 基因罗宾逊,主任 Carl R. Woese Genomic生物学研究所 at the U. of I.; and Sriram Chandrasekaran.是密歇根大学生物医学工程教授。琼斯是普林斯顿大学的博士后研究员。

“这是一个”行为可塑性“的一个例子,改变行为的能力以响应环境,”琼斯说。 “我们知道,行为可塑性受到大脑中基因的活动的影响,但我们不知道大脑中的基因如何共同努力,以调节这些行为差异。”

脑基因表达模式预测个体蜂蜜蜜蜂的行为

昆虫学教授基因罗宾逊联合导致了将脑基因表达调节联系起来,以皇后蜂蜜蜜蜂菌落中的觅食和蛋行为。

照片由L. Brian Stauffer

“我们希望比较鸡蛋铺设和觅食行为,因为它们是自私和合作行为的典型例子,”罗宾逊说。

在典型的条件下,皇后队将鸡蛋和工人饲养。重点关注皇后和伪造者的大脑和行为差异的研究必须争辩,即在开发过程中喂养和培育的事实,而不是工人蜜蜂,难以解释基因调控的任何差异。通过研究皇家殖民地,研究人员能够分析工人蜜蜂,因此可以避免这种并发症。

“在研究基因的另一个挑战中,如何影响行为是行为如何随着时间的推移而变化,”罗杰森说。 “因此,我们自动跟踪数千个单独的蜜蜂的行为,24/7,使用小条形码和计算机愿望来生成异常大的数据集,以帮助回答我们的问题。”

科学家们使用计算算法来寻找蜜蜂中脑基因活动的模式。他们发现蜜蜂之间的基因调节的一致差异,致力于觅食,以及主要集中在卵铺设上的那些。这些转录因子调节模式如此不同,因为研究人员可以使用它们来预测单个蜜蜂是否是觅食者或蛋。

该分析显示,少数鸡蛋铺设工人蜂也从事觅食。这些“通用”蜜蜂在觅食专家和鸡蛋专家之间具有中间基因表达配置文件。

“我们确定了15个转录因素,最能解释蜜蜂的行为差异,”琼斯说。她说,调查结果表明,少数影响力转录因子的活动变化会导致引人注目的不同行为。

“我们认为对蜂蜜Bee行为具有重要的一些转录因子,以前被确定为影响其他物种中社会行为的演变,”罗宾逊说。 “这表明我们的调查结果有助于了解社会行为如何发展,并在多种物种中受到监管,包括人类。”

国家一般医学科学院,克里斯托弗基金会和伊利诺伊州社会科学研究倡议支持这项研究。



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