การสลับโปรตีนหนึ่งตัวทันทีหลังจากการฟักไข่สามารถตั้งโปรแกรมเส้นทางอาชีพของมดงานใหม่ได้
เมื่อพูดถึงเส้นทางอาชีพ มดงานจะแยกออกเป็นวรรณะ: สล็อตแตกง่าย บางตัวต่อสู้กับการป้องกัน ตัวอื่นๆ หาอาหารสำหรับอาณานิคม แต่บทบาทเหล่านี้ไม่ได้ถูกกำหนดไว้ล่วงหน้า เส้นทางอาชีพของมดได้รับอิทธิพลจากปัจจัยต่างๆ ในสภาพแวดล้อมตั้งแต่อายุยังน้อย
ตอนนี้ผลการศึกษาเผยให้เห็นวิธีหนึ่งที่ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมเหล่านั้นมีบทบาท โปรตีนที่เรียกว่า CoREST ทำหน้าที่เหมือนสวิตช์โมเลกุลในมดช่างไม้ฟลอริดา ( Camponotus floridanus ) นักวิจัยรายงานเมื่อวันที่ 12 พฤศจิกายนในเซลล์โมเลกุล โดยการสลับการทำงาน คนงานใหญ่ที่โชคชะตากำหนดให้เป็นทหารสามารถตั้งโปรแกรมใหม่เพื่อทำงานของพี่น้องสตรีผู้หาอาหารที่มีขนาดเล็กกว่าได้
นักรบผู้แข็งแกร่งที่เรียกว่าวิชาเอก และการหาอาหาร พนักงานดูแลเด็กที่เรียกว่าผู้เยาว์ มี DNA เหมือนกันแทบทุกชุด ดังนั้น นักวิจัยจึงมองหาอิทธิพลของอีพีเจเนติกส์ แท็กทางเคมีบน DNA และโปรตีนที่เกี่ยวข้องที่สามารถจัดการกับวิธีการอ่านยีน เพื่ออธิบายพฤติกรรมที่แตกต่างกัน
“และนั่นคือสิ่งที่เราพบ” เชลลีย์ เบอร์เกอร์ นักชีววิทยาระดับโมเลกุลจากคณะแพทยศาสตร์มหาวิทยาลัยเพนซิลวาเนีย เพเรลแมนกล่าว “มันเป็นกลไกอีพีเจเนติกแรกที่พบในมดเพื่อควบคุมพฤติกรรมในสมอง”
การศึกษาใหม่ชี้ให้เห็นว่าแม้แต่แมลงทางสังคมที่มีความเชี่ยวชาญสูงยังคงมีความยืดหยุ่นและตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมได้อย่างมาก Beryl Jones นักชีววิทยาด้านวิวัฒนาการที่มหาวิทยาลัยพรินซ์ตันไม่เกี่ยวข้องกับการวิจัยกล่าว “นี่น่าจะเป็นอีกแง่มุมที่สำคัญของความสำเร็จอันยิ่งใหญ่ของแมลงในสังคม” เธอกล่าว
ทีมของ Berger ได้แสดงให้เห็นก่อนหน้านี้ว่าการฉีดสารเคมี Trichostatin A ที่ช่วยคลาย DNA ที่บรรจุอย่างแน่นหนาสามารถตั้งโปรแกรม วิชาเอกใหม่ให้มีพฤติกรรมเหมือนผู้เยาว์ ( SN: 12/31/15 ) แต่ก็ยังไม่ชัดเจนว่ายีนไทรโคสแตติน เอ มีอิทธิพลต่อยีนใด หรือมดยังสามารถเปลี่ยนงานได้มากน้อยเพียงใดในการพัฒนาของพวกมัน
ในการศึกษาครั้งใหม่
เบอร์เกอร์และเพื่อนร่วมงานของเธอได้ฉีดไตรโคสแตติน เอ เข้าไปในสมองของมดงาน ไม่ว่าจะเป็นศูนย์ ห้าหรือ 10 วันหลังจากมดเติบโตเป็นผู้ใหญ่จากระยะดักแด้ การฉีดเหล่านี้สามารถตั้งโปรแกรมใหม่ให้กับคนงานหลักได้ถึงห้าวันในวัยผู้ใหญ่ แต่ถ้าฉีดในภายหลัง บทบาทของมดก็ถูกโยนทิ้งไปแล้ว และสายเกินไปที่จะเปลี่ยนแปลงพวกมัน
เมื่อทีมวิเคราะห์กิจกรรมของยีนในช่วงระยะเวลาห้าวันนี้ ผู้ปฏิบัติงานหลักที่โปรแกรมใหม่ได้ผลิตโปรตีน CoREST มากกว่ากลุ่มที่ไม่ได้ฉีด Trichostatin A. CoREST จะยับยั้งเอนไซม์ที่ทำลายฮอร์โมนเด็กและเยาวชน ซึ่งเป็นฮอร์โมนที่ปกติแล้วจะสูงขึ้นในผู้เยาว์ แต่จะไม่เป็นเช่นนั้น ในสาขาวิชาที่ทีมพบ Boosting CoREST ทำให้นักรบเป็นเหมือนพี่น้องที่ออกหาอาหารตัวน้อย — ด้วยการผลิตเอ็นไซม์ที่น้อยลงและฮอร์โมนในเด็กที่มากขึ้น
CoREST เชื่อมโยงกับการพัฒนาทางระบบประสาทมานานแล้ว แต่นี่เป็นครั้งแรกที่พบว่า CoREST มีอิทธิพลต่อพฤติกรรม โปรตีนนี้พบได้ในสัตว์หลายชนิด รวมทั้งสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ด้วยความแพร่หลาย CoREST อาจมีบทบาทสำคัญในชีววิทยาของมนุษย์ Berger กล่าว
“แน่นอนว่าจะมีความแตกต่างระหว่างมนุษย์กับมด” เธอกล่าว “แต่จะเกิดอะไรขึ้นถ้า CoREST เป็นตัวควบคุมอีพีเจเนติกที่สำคัญจริงๆ สำหรับพฤติกรรมของมนุษย์ในช่วงชีวิตในวัยเด็กและแม้กระทั่งวัยรุ่นตอนต้น”
เบอร์เกอร์ต่อไปต้องการตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของอีพีเจเนติกในเซลล์สมองของมดแต่ละตัว เพื่อดูว่าเซลล์บางประเภทเป็นกุญแจสำคัญในการเชื่อมโยงระหว่างระดับ CoREST กับพฤติกรรมของมดหรือไม่
Daniel Kronauer นักชีววิทยาจาก Rockefeller University ในนิวยอร์กซิตี้กล่าวว่า การศึกษาในลักษณะนี้ที่เผยให้เห็นรากฐานทางพันธุกรรมของสังคมแมลงทำให้เป็นช่วงเวลาที่น่าตื่นเต้นในการศึกษาแมลงในสังคม “ผู้คนต่างสงสัยเกี่ยวกับกลไกที่เป็นรากฐานของการพัฒนาวรรณะ [มด] และการแบ่งงานกันมานานแล้ว และรู้สึกว่าในที่สุดเราก็เกือบจะเข้าใจพวกเขาแล้ว” เขากล่าว สล็อตแตกง่าย
