新的研究揭示了白蚁蚁后长寿的遗传秘密。
通常情况下,生育和衰老存在反向关系。一个物种产生的后代越多,雌性的生命越短。相反,较不肥胖的物种往往寿命更长。白蚁蚁后并不满足这种模式。
德国弗莱堡大学动物学院教授,生物学家Judith Korb 在一份新闻稿中表示, “大白蚁(Macrotermes bellicosus)是生殖繁殖最成功的陆生动物。”
已知最大的白蚁种类Macrotermes bellicosus的蚁后每天产下多达2万枚卵并可活20年以上。另一方面,工作人员拥有相同的基因组,但不产生后代,寿命不超过几个月。
研究人员比较了年轻和老白蚁细胞中的基因活动,以及公蚁,蚁后和工蚁的基因活动。
“我们对结果非常惊讶,”Korb说。“我们发现蚁后和公蚁之间的老年白蚁和年轻白蚁之间几乎没有什么区别,但是对于那些工蚁来说他们是巨大的。”
年长的公蚁和蚁后在五年的开始和结束时表达几乎完全相同的基因。然而,在几个月的时间里,科学家们测量了工作人员表达的数千种基因差异。
大多数在老年白蚁中表达的新基因都是科学家称之为“跳跃基因”的东西。这些基因在整个基因组中不加区分地复制,导致突变并关闭其他基因。先前的研究已将跳跃基因与衰老过程联系起来。
Korb说:“我们已经从其他模式生物体了解到跳跃基因可能与衰老有关。“但问题是:为什么他们在蚁后和公蚁中不活跃?”
在Macrotermes bellicosus殖民地,公蚁和蚁后只负责繁殖。工蚁们种植能产生氮气的真菌,这是白蚁的能量来源,而士兵则守护地下巢穴。该操作具有复杂的分工。
在本周发表在PNAS杂志上的这项新研究中,研究人员认为,当将白蚁群体解释为超级有机体时,可以更好地理解遗传差异。
在多细胞生物中,负责繁殖的细胞被称为种系。种系细胞具有使跳跃基因丧失能力的信号传导途径,保护有机体后代的健康。在工作人员中,这种“piRNA信号传导途径”被下调或抑制。
在作为超级生物的种系的公蚁和蚁后中,通路是活跃的,防止老化。
Korb说:“我们将在实验室的蚁后中下调piRNA信号通路,我们预计它们也会老化。”
研究人员还希望研究专业性较低的社会结构白蚁,看看分工是否真的是蚁后生育能力和寿命的秘密。