Исследователи из нескольких университетов сотрудничают для изучения того, как сложное и кооперативное поведение медоносных пчел (Apis mellifera) генетически запрограммировано для передачи на следующие поколения.
Поведенческие взаимодействия между организмами являются основополагающими и часто наследуемыми. Все люди и животные взаимодействуют с другими членами своей социальной группы, так или иначе, через свое поведение, что дает значительные преимущества в совместном поиске пищи, защите от хищников и заботе о потомстве.
У некоторых животных, таких как пчелы, социальные поведенческие связи настолько сильны, что отдельные члены функционируют коллективно как единый "суперорганизм". Благодаря своим индивидуальным действиям тысячи рабочих пчел защищают колонию, кормят ее и заботятся о потомстве.
Совместно с коллегами из университетов Франкфурта/Майна, Оксфорда и Вюрцбурга команда под руководством Бея и первой авторши д-ра Вивиен Соммер обнаружила, что специальный ген, известный как dsx, определяет поведение рабочих пчел.
Биологи использовали инструмент редактирования генов CRISPR/Cas9 для модификации или отключения гена dsx в выбранных пчелах. Они разместили QR-коды на модифицированных пчелах и затем отслеживали их поведение в улье с помощью камер. Полученные видеопоследовательности были проанализированы с помощью искусственного интеллекта для определения индивидуальных поведенческих паттернов пчел.
Исследователи ввели зеленый флуоресцентный белок (GFP) в последовательность dsx, чтобы GFP производился вместе с белком dsx. Таким образом, нейронные цепи, созданные геном dsx в мозге как модифицированных, так и немодифицированных пчел, стали видимыми с помощью флуоресцентной микроскопии.
Докторант Яна Сайлер, также соавтор исследования, объясняет, что команде удалось использовать эти инструменты, чтобы точно увидеть, какие нейронные пути ген dsx создает в мозге и как этот ген, в свою очередь, определяет наследуемые поведенческие паттерны пчел.
Профессор доктор Вольфганг Рёсслер из Отдела поведенческой физиологии и социобиологии, который возглавил исследование в Университете Вюрцбурга, утверждает, что открытия команды указывают на основополагающую генетическую программу, которая определяет нейронные цепи и поведение рабочих пчел.
Следующий шаг для исследователей заключается в переходе от уровня отдельных пчел к суперорганизму пчелиной колонии. Алина Штурм, также докторант в HHU и соавтор исследования, добавляет: "Мы надеемся найти связь между индивидуальным программированием и координированным поведением многих индивидуумов."