Терминът „вие сте това, което ядете“ придобива ново измерение при пчелите. Растителната РНК в храната прави ларвите работник.

кралицата

Пчелите се раждат от яйца, снесени от пчелната майка, от които ларвата се излюпва след три дни. Интересното е, че всички женски ларви са еднакви и дали те ще се превърнат в работник или пчелна майка се определя от диетата им.

Ларвите, от които се излюпват работниците, се хранят с кашата през първите три дни след излюпването, след което преминават към диета, съставена от цветен прашец и мед (тази смес се нарича още пчелен хляб, от английския beebread).

Избраните ларви обаче се хранят с кашата в продължение на до шест дни, което ускорява тяхното развитие и растеж. Резултатът е пчелна майка, която има напълно развити гениталии и за разлика от стерилните работници е плодородна. Туфите от своя страна се излюпват от неоплодени яйца.

Досега се предполагаше, че развитието на пчелната майка от ларвата се дължи на уникалния състав на майчината каша, който им се предоставя дълго време.

Според ново проучване, публикувано в края на август в научното списание PLOS Genetics, голямо значение трябва да се отдаде и на „по-лошата” диета на бъдещите работници.

Пчелният хляб (смес от цветен прашец и мед) съдържа вещества от растителен произход, които забавят развитието на ларвите, което позволява образуването на стерилни пчелни работници.

Пчелите умират на полето, както при химически атаки, Министерството на земеделието не го вижда

Три вида пчели

Пчелите живеят в кошери - общности от пчели, съставени от мъжки потоци и два вида женски. Това е една пчелна майка и нейната дъщеря, безплодна работничка. Тези три вида пчели се различават по морфология (структура на тялото), физиология и социална функция.

Пчелните майки се използват за размножаване. Те растат до по-големи размери, развитието им е по-бързо от работниците и те живеят по-дълго. Техните напълно развити полови органи се използват за снасяне на яйца. Те могат да заредят до две хиляди на ден.

Потоците се излюпват от неоплодени яйца. Тяхната работа е да се чифтосват с кралицата. След чифтосването кралицата снася оплодени яйца, от които се излюпват ларвите на женските пчели. В зависимост от диетата от тях ще се излюпят или кралици, или работници. Работните пчели стават по-малки и нямат функционални репродуктивни органи. Това всъщност са слабо развити и стерилни жени.

Щракнете, за да увеличите изображението. Снимка - Мартина Хестерикова/Creative Commons

Значението на храната по време на развитието на пчелните ларви е известно от няколко години. Кой хранителен компонент обаче е отговорен за различното развитие на ларвите, досега не е добре известно. Ето защо екип от китайски учени, ръководен от Кеган Жу, изследва ефекта на растителната микроРНК (накратко miRNA), съдържаща се в пчелния хляб, върху скоростта на развитие на личинките.

Пчелен хляб

Растителната miRNA е област на рибонуклеинова киселина (РНК) с дължина от 19 до 24 нуклеотида. Това са едноверижни нуклеинови киселини, които не кодират производството на протеин. Вместо това те могат да се свържат с други вериги на медиаторната РНК. Те могат да повлияят на експресията на някои гени, т.е. реализацията на генетична информация.

Преди пет години биохимици откриха, че растителните miRNAs от храната на животните се абсорбират в кръвта и се натрупват в различни тъкани, където променят активността на определени гени.

Тези открития, заедно с факта, че диетата на бъдещите работни пчели е богата на растителен компонент, който също съдържа miRNAs - тоест прашец - послужиха като мотивация за нови изследвания. Изследователите решили да проучат дали тези къси участъци от РНК, съдържащи се в полени, не могат да играят роля при определянето на съдбата на бъдещите пчели.

Маточната каша има животински произход и се образува във фарингеалните жлези на млади работници. За разлика от тях, диетата на обикновените работници е от растителен произход и съдържа цветен прашец, смесен с мед. Поради високия дял на растителните компоненти, този „пчелен хляб“ е богат на miRNA.

Влияние на диетата върху развитието на пчелните ларви. Високото съдържание на растителни miRNAs в диетата променя експресията на гените и по този начин забавя тяхното развитие. Резултатът е стерилен работник. Снимка - PLOS, Xi Chen, Kegan Zhu.

Голямата разлика в съдържанието на РНК в диетата на пчелните ларви предполага, че miRNAs могат да бъдат отговорни за тяхното различно развитие. Следователно учените са изследвали развитието на ларвите в лабораторни условия.

Ако се хранят с диета с високо съдържание на растителни miRNAs, развитието им се забавя, те растат до по-малки размери и са стерилни. Хората, които се хранят на диета без miRNA, нарастват до по-големи размери и яйчниците им се развиват напълно.

В по-подробно проучване биохимиците установиха, че растителните miRNAs се свързват и инактивират ген, наречен amTOR, който иначе би помогнал да се превърне ларвата в царица. Те също така откриха, че ако съдържанието на miRNA в диетата на ларвите е твърде високо, те умират.

Дори при октоподите

В допълнение към забавянето на развитието на пчелните ларви, изследователите изследват и ефекта върху ларвите на мухи Drosophilla melanogaster, известни също като винена муха или октопод.

Също така при тези ларви, присъствието на miRNAs в диетата е довело до забавяне на развитието, по-малък размер на получения индивид, намаляване на яйчниците и значително по-малък брой снасени яйца. Това е независимо от факта, че октоподите не са социални насекоми.

Резултатите от изследванията показват, че молекулите на РНК също могат да се прехвърлят между различни сфери на организмите и че след трансфера те могат да променят генната експресия, както и тъканните функции на организмите.

Според учените разделите на miRNAs е малко вероятно да бъдат единствените фактори, контролиращи промените в развитието на пчелните ларви. Нови изследвания обаче разкриха механизмите на трансфер на РНК между различни сфери или процеси, засягащи така наречената коеволюция на видовете.