Sådan beslutter bier, hvad de skal være:Forskere forbinder reversible 'epigenetiske' mærkers adfærdsmønstre

I en banebrydende undersøgelse har forskere fra Baylor College of Medicine og Texas A&M University identificeret en direkte sammenhæng mellem reversible epigenetiske mærker og adfærdsmønstre hos honningbier, hvilket giver kritisk indsigt i de molekylære mekanismer, der ligger til grund for biernes adfærd og social organisation.

I bikuben har individer bier specialiserede roller i et højt organiseret samfund. Bier kan påtage sig forskellige opgaver, såsom fouragering efter mad, pleje af unger eller forsvare bikuben, afhængigt af deres alder og koloniens behov. Denne mangfoldighed af adfærd er afgørende for at opretholde en effektiv funktion af bikuben.

Epigenetiske modifikationer, som er kemiske ændringer af DNA, der påvirker genekspression uden at ændre DNA-sekvensen, er dukket op som potentielle mekanismer til regulering af adfærd. Imidlertid er den specifikke rolle af epigenetiske mærker i social adfærd forblevet dårligt forstået.

For at afhjælpe dette hul undersøgte forskere, ledet af Dr. Margaret Couvillon og Dr. Gro V Amdam, hjernevæv fra honningbier, der udfører forskellige opgaveforsøgere og sygeplejersker, og analyserede deres epigenetiske landskab.

Holdet fokuserede på en specifik type epigenetisk mærke kendt som DNA-methylering, som involverer kemiske modifikationer af DNA-molekylet. DNA-methylering kan slå gen til eller fra, hvilket påvirker genekspression og cellulær funktion.

Påfaldende nok fandt forskerne ud af, at niveauerne af DNA-methylering ved visse genpromotorer var signifikant forskellige hos fodergængere og sygeplejersker. Disse forskellige methyleringsmønstre indikerede, at genekspression blev reguleret på en opgavespecifik måde.

Yderligere undersøgelser viste, at disse epigenetiske ændringer ikke var permanente, men snarere reversible. Når sygeplejersker eksperimentelt blev induceret til at blive fodergængere, ændrede deres methyleringsmønstre sig for at matche fodermændenes. Omvendt, når fodergængere blev tvunget til at påtage sig plejeroller, ændrede deres methyleringsprofiler sig til at ligne sygeplejerskens.

Resultaterne tydede stærkt på, at reversibel DNA-methylering er involveret i reguleringen af ​​adfærdsovergangene, når individer skifter fra en opgave til en anden i bikolonien.

Forskerne dykkede dybere ned i mekanismerne bag disse epigenetiske modifikationer og opdagede, at hjerneregioner forbundet med kognition viste særligt høje niveauer af enzymet, der er ansvarligt for DNA-methylering.

Dette fund fremhævede hjernens vigtige rolle i at kontrollere den epigenetiske regulering af adfærd.

Samlet set afslørede undersøgelsen ikke kun den molekylære forbindelse mellem epigenetiske mærker og adfærdsmønstre hos sociale bier, men antydede også potentielle veje, som miljømæssige signaler og social interaktion kunne udløse epigenetiske ændringer.

Denne forskning udvider vores forståelse af de molekylære mekanismer, der styrer social adfærd hos bier og potentielt hos andre sociale insekter. Epigenetic kan tilbyde en ny mulighed for undersøgelser hos evolutionære biologer, psykologer og neurovidenskabsmænd, der studerer de komplekse adfærdsmønstre, der observeres i hele dyreriget.