защо

Медоносни пчели (Apis mellifera) работници, гледащи ларви на пило с пило. Ларвите, които ще станат работници, имат растителна диета от смес от мед и цветен прашец. Стивън Далтън/Minden Pictures/Гети изображения скрий надпис

Медоносни пчели (Apis mellifera) работници, гледащи ларви на пило с пило. Ларвите, които ще станат работници, имат растителна диета от смес от мед и цветен прашец.

Стивън Далтън/Minden Pictures/Гети изображения

Когато женска пчела се излюпи, нейното бъдеще има един от двата възможни пътя в кастовата система на кошера. Тя ще стане или пчела работничка, или пчелна майка. А съдбата й се определя отчасти от храната, която яде като ларва.

Ларвите, които се хранят предимно с горчив вид цветен прашец, комбиниран с мед, смес, наречена „пчелен хляб“, израстват като пчели работнички. Те обикновено са стерилни и са предназначени за домакински задачи. Бъдещите майки, от друга страна, растат на пчелно млечице - шантаво, жълтеникаво вещество, богато на протеини, захари и мастни киселини, което се отделя от жлезите на пчелите работнички. Единствената задача на кралицата в живота е да направи повече пчели. Тя също живее по-дълъг живот и има жило, което може да използва повече от веднъж, без да умре.

И така, какво е свързано с двете различни диети, които определят кастата на пчелите? Това е въпрос, който изследователите на пчелите озадачават дълго време. Проучване, публикувано в четвъртък в списанието PLOS Genetics, предполага, че растителната диета на бъдеща работническа пчела помага да се предотврати превръщането й в кралица.

Една разлика между пчелния хляб и пчелното млечице е, че първият има по-висока концентрация на малки парченца растителен генетичен материал, наречени микроРНК. Известно е, че тези молекули влияят върху експресията на гени. „Растителните микроРНК играят важна роля за развитието на растенията и физиологията“, казва Чен-Ю Джанг, биохимик от университета в Нанкин в Китай и автор на новото проучване. "Един набор от микроРНК, който тествахме, също е важен за растението, за да направи цветето им по-голямо и по-цветно."

И техните минали изследвания също показаха, че разликите в съдържанието на растителна РНК в храните променят генната експресия при пчелите и плодовите мухи. Така че те се чудеха: Може ли да засадят микроРНК да влияят върху развитието на ларвите на пчелите?

За да отговорят на въпроса, те създадоха синтетичен пчелен хляб в лабораторията, добавяйки към него микроРНК, които извличаха от цветен прашец в цъфтящи растения. Ларвите, които ядат този синтетичен пчелен хляб, тежат по-малко, са по-ниски и имат по-малки яйчници в сравнение с тези, които не са го яли. С други думи, те бяха по-скоро като пчели работнички.

И ларвите, които не са били хранени с пчелен хляб (с добавените микроРНК), са израснали по-скоро като маточници. Те имаха по-големи тела и по-големи яйчници.

„Растителните микроРНК наистина посредничат при образуването на каста на пчелите“, казва Джанг. Изглежда, че молекулите забавят растежа на пчелните ларви, поддържайки яйчниците им толкова малки, че са стерилни.

Джийн Робинсън, директор на институт за геномна биология към Университета на Илинойс Урбана-Шампайн, казва, че това ново проучване е вълнуващо. Това повдига възможността за нов компонент от диетата на пчелите, който може да повлияе на тяхната социална съдба.

„Тъй като през последните 25 години навлязохме в геномната ера, интересът все повече е да се разбере молекулярната основа за тези хранителни ефекти“, казва той. Но "как точно веществата в диетата на пчелите взаимодействат с вътрешните системи, молекулярните пътища, за да превключат всъщност превключвателя?"

Новото проучване също така разглежда как тези микроРНК могат да повлияят на развитието на пчелите. Техните открития показват, че една от микроРНК е насочена към специфичен ген, наречен amTOR, за който е доказано, че влияе върху развитието на пчелните майки. Те също така подозират, че други растителни микроРНК и РНК също влияят върху развитието на пчелите.

Голям въпрос за новото проучване е дали тези малки микроРНК молекули могат да оцелеят в храносмилателните пътища на ларвите достатъчно дълго, за да променят генната експресия. Предишната работа на изследователите предполага, че може, но някои изследователи изразиха съмнение относно твърденията си.

Джанг и колегите му обаче подчертават, че РНК вероятно не са единственият фактор, определящ съдбата на пчелата. Хранителното съдържание на пчелното млечице, например, също може да играе роля в подпомагането на ларвите на пчелите да станат майки. И р-кумаровата киселина, друго съединение на растителна основа, присъстващо в меда, също променя генната експресия, за да подтикне пчелните ларви към развитие в работни пчели.

Робинсън казва, че бъдещите изследвания по тази тема трябва да се задълбочат в разбирането как тези растителни микроРНК "поемат дългия и криволичещ път", за да бъдат изядени от пчелните ларви и след това да повлияят на генната експресия в тях. "Това е невероятно пътуване", казва той. "И така трябва да разберем целия този процес."