Bull Ants (The Giants of the Undergrowth) Αποκαλύφθηκε το μυστικό για τη μακροζωία των αναπαραγωγικών μυρμηγκιών

Αποκαλύφθηκε το μυστικό για τη μακροζωία των αναπαραγωγικών μυρμηγκιών

Οι ερευνητές λένε ότι έχουν καταλάβει πώς μερικά αναπαραγωγικά μυρμήγκια ζουν έως και 30 χρόνια - πολύ περισσότερο από τους εργαζόμενους.
 

Τα μυρμήγκια, τα μόνα άτομα σε μια αποικία που μπορεί να γεννήσει αυγά, μπορούν επίσης να ζήσουν για δεκαετίες - έως και 10 φορές περισσότερο από τους εργαζόμενους. Αλλά για χρόνια, οι επιστήμονες δεν καταλάβαιναν γιατί. Μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε τη 1η Σεπτεμβρίου) στο Science προτείνει μια εξήγηση: Η οδός σηματοδότησης ινσουλίνης των αναπαραγωγικών μυρμηγκιών διαφέρει από αυτή των εργαζομένων με τρόπο που εμποδίζει τη γήρανση.

Ο Claude Desplan, νευροβιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης που συνέγραψε τη μελέτη, λέει ότι αυτό που προσέλκυσε την ομάδα του να μελετήσει τα μυρμήγκια ήταν η ικανότητα των εργαζομένων να ζουν φυσιολογική ζωή ενώ οι βασίλισσες που γεννούν αυγά ζουν πολύ περισσότερο. Αυτό, λέει, έρχεται σε αντίθεση με μια γνωστή ανταλλαγή μεταξύ των ζώων μεταξύ της μακροζωίας και της αυξημένης αναπαραγωγής. Ο Desplan και οι συνεργάτες του αποφάσισαν να μελετήσουν τον μηχανισμό πίσω από αυτό.

Ήξεραν ότι, ελλείψει βασίλισσες, οι εργάτριες μπορούν να μεταβούν σε ψευδοκέντρες γνωστές ως gamergates, και αυτοί οι gamergates μπορούν επίσης να επιστρέψουν στην αρχική τους κάστα (τώρα γνωστή ως revertants) όταν τοποθετηθούν σε μια αποικία που έχει ήδη ένα αναπαραγωγικό θηλυκό.

Πρώτον, ο Desplan και οι συνάδελφοί του δημιούργησαν μια αποικία χωρίς βασίλισσα αποτελούμενη από 30 Ινδούς εργάτες μυρμηγκιών (Harpegnathos saltator) για να ωθήσουν τα έντομα να μεταβούν σε γαμγαμημένα. Μετά από τρεις μήνες, παρατήρησαν χαρακτηριστικά σε ορισμένους από τους εργαζόμενους που ήταν συνεπή με αυτά των ώριμων gamergates, οπότε απομάκρυναν και απομόνωσαν καθένα από αυτά. Οι gamergates ήταν σε θέση να γεννήσουν αυγά, αλλά αυτό σταμάτησε αφού τοποθετήθηκαν σε μια ώριμη αποικία με μια βασίλισσα, υποδεικνύοντας ότι οι gamergates είχαν επιστρέψει στην εργατική τους κατάσταση.

Οι ερευνητές παρατήρησαν ότι η ανάπτυξη των ωοθηκών εμποδίζεται στους εργαζόμενους αλλά ενεργοποιείται στα γαμεργικά. Και όταν οι gamergates επέστρεψαν στην ιδιότητα του εργάτη, οι ωοθήκες τους έγιναν αδρανείς και πάλι. Αυτό εξηγούσε γιατί οι gamergates μπορούσαν προσωρινά να αναπαραχθούν σαν βασίλισσες μυρμηγκιών.

Στα μυρμήγκια του Αρπέγναθου, οι εργάτες (σημειωμένοι εδώ με πολύχρωμες κουκίδες για να τα διακρίνουν) μονομαχούν με τις κεραίες τους για να εγκαθιδρύσουν νέα ηγεσία μετά το θάνατο της βασίλισσάς τους. Οι νικητές (gamergates ή pseudoqueens) αποκτούν συμπεριφορές που μοιάζουν με βασίλισσα, συμπεριλαμβανομένης της ωοτοκίας. Η διάρκεια ζωής τους αυξάνεται επίσης από 217 ημέρες κατά μέσο όρο σε 1.100 ημέρες.

Εκτός από την ικανότητα αναπαραγωγής, οι gamergates ζουν επίσης περισσότερο από τους συναδέλφους τους. Οι ερευνητές αναφέρουν ότι η μέση διάρκεια ζωής των μυρμηγκιών των εργαζομένων H. saltator ήταν 217 ημέρες, αλλά αυτό πενταπλασιάστηκε σε gamergates. Η διάρκεια ζωής των αναστροφέων ήταν μόλις 188 ημέρες. Ο Desplan και η ομάδα του προσπάθησαν στη συνέχεια να ανακαλύψουν τον μηχανισμό πίσω από αυτές τις αλλαγές στη διάρκεια ζωής.

Συνέλεξαν 71 είδη μυρμηγκιών της τάξης Hymenoptera από το Εθνικό Κέντρο Βιοτεχνολογικών Πληροφοριών και ανέλυσαν τις αλληλουχίες RNA τους. Η ανάλυση έδειξε ότι δύο πεπτίδια που μοιάζουν με ινσουλίνη (ILPs), ένα ομόλογο ινσουλίνης (Ins) και ένα ομόλογο αυξητικού παράγοντα που μοιάζει με ινσουλίνη υπήρχαν σχεδόν σε όλα τα είδη, αλλά σε διαφορετικά επίπεδα. Τα ILPs ήταν πιο άφθονα στα γαμεργατικά σε σύγκριση με τα μυρμήγκια των εργαζομένων.

Ο Desplan λέει ότι αυτό το αποτέλεσμα ήταν αναμενόμενο, καθώς η ινσουλίνη ενισχύει την όρεξη των gamergates, επιτρέποντάς τους να παράγουν αρκετά λίπη για το σχηματισμό αυγών. Αυτό που προβλημάτισε την ομάδα ήταν πώς αυτό θα μπορούσε να συνδεθεί με τη μεγαλύτερη διάρκεια ζωής των gamergates, καθώς η αυξημένη σηματοδότηση ινσουλίνης προκαλεί επίσης γήρανση των κυττάρων.

Περαιτέρω έρευνα στη γονιδιακή έκφραση των γαμεργατών αποκάλυψε αυξημένη παραγωγή δύο πρωτεϊνών, της φανταστικής πρωτεΐνης μορφογένεσης-late 2 (Imp-L2) και της όξινης-ασταθούς υπομονάδας (ALS). Η παρουσία του Imp-L2 στο κυκλοφορικό υγρό των μυρμηγκιών αποδείχθηκε ότι διαταράσσει τις οδούς σηματοδότησης ινσουλίνης στους ιστούς τους. Το Imp-L2 έχει προηγουμένως εμπλακεί στην καταστολή της ανάπτυξης με τη μεσολάβηση ινσουλίνης στις μύγες φρούτων και ο Desplan περιγράφει αυτή την πρωτεΐνη ως αντι-ινσουλίνη.

«Αυτό που συμβαίνει είναι ότι αυτή η αντι-ινσουλίνη εμποδίζει την ενεργοποίηση του τμήματος της οδού που οδηγεί στη γήρανση χωρίς να επηρεάζει το τμήμα της οδού [που] οδηγεί στο σχηματισμό λιπιδίων», λέει ο Desplan.

Ο Vikram Chandra, μεταδιδακτορικός φοιτητής στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ που μελετά τη συμπεριφορική νευροεπιστήμη και δεν συμμετείχε σε αυτή τη μελέτη, λέει ότι οι συγγραφείς της μελέτης «έχουν κάνει πολύ καλή δουλειά για την επέκταση της κατανόησής μας για τις λεπτομέρειες της σηματοδότησης ινσουλίνης και πώς ελέγχει την αναπαραγωγή στα μυρμήγκια και έχουν προτείνει ενδιαφέρουσες μελλοντικές κατευθύνσεις για το πού θα μπορούσε να πάει το πεδίο για να μελετήσει τους μηχανισμούς της γήρανσης». Ωστόσο, λέει ότι είναι πολύ νωρίς για να γνωρίζουμε αν αυτή είναι πραγματικά η εξήγηση για το πώς τα αναπαραγωγικά μυρμήγκια ζουν τόσο μεγάλη ζωή.

Ο Desplan, ωστόσο, λέει στο The Scientist ότι η αντι-ινσουλίνη αποτρέπει τη γήρανση, όπως φαίνεται από την απουσία μοριακών δεικτών γήρανσης στους ιστούς των μυρμηγκιών. «Είναι σαφές ότι πράγματι τα μυρμήγκια έχουν βρει έναν τρόπο να διατηρήσουν βασικά μια πολύ, πολύ υψηλή παραγωγικότητα και ταυτόχρονα, μακροζωία», λέει.

Ο Chandra προτείνει ότι πρέπει να γίνουν περισσότερες μελέτες για να καταλάβουμε αν αυτός ο μηχανισμός ισχύει για άλλα είδη μυρμηγκιών. «Δεν γνωρίζουμε αν αυτός ο βιοχημικός μηχανισμός σηματοδότησης διατηρείται σε όλα τα αναπαραγωγικά μυρμήγκια ή διατηρείται σε άλλα πλαίσια όπου τα μυρμήγκια ζουν μακρά ζωή», λέει.

Ο Desplan λέει ότι η ομάδα του σχεδιάζει να διερευνήσει εάν η αντι-ινσουλίνη έχει αντιγηραντική δράση σε άλλα μοντέλα εντόμων, όπως το Drosophila melanogaster.

 ΠΗΓΗ [άνωθεν site sciene κ.λ.π.]