Вместо того, чтобы перечислять конкретные гены, которые проявляют себя по-разному или по-разному экспрессируются между матками и рабочими, команда искала гены со схожими паттернами экспрессии в разных выборках, которые могут быть задействованы в поддержании структурных, поведенческих и функциональных различий, наблюдаемых между матками и рабочими. Результаты были недавно опубликованы в Genome Biology.Команда, возглавляемая профессором OIST Александром Михеевым из отдела экологии и эволюции и доктором Клэр Морандин, докторантом Хельсинкского университета, собрала королев и рабочих и секвенировала транскриптом — весь спектр экспрессируемых молекул матричной РНК. организмом — из 16 видов муравьев, чтобы создать сеть коэкспрессии из 36 наборов генов, которые представляют группы одинаково экспрессируемых генов. На данный момент это самый большой набор данных для изучения экспрессии генов у социальных насекомых, и он дает представление об эволюции экспрессии генов у разных видов муравьев.
Это связано с тем, что муравьи обладают множеством различных особенностей, которые постоянно развиваются.«Муравьи возникли более 100 миллионов лет назад», — сказал Михеев. «Они отличаются разнообразием черт и приспособлений, многие из которых развиваются параллельно у разных видов».В этом исследовании параллели между видами были установлены, потому что почти все наборы генов, идентифицированные командой, были связаны либо с признаками царицы, либо с рабочими. Результаты исследователей предполагают, что структурные и функциональные различия между матками и рабочими являются результатом дифференциальной экспрессии эволюционно консервативных наборов генов или генов, которые в основном выражаются одинаково на протяжении всей эволюции у всех видов муравьев.
Другими словами, они увидели, что вместо одного конкретного гена отношения между наборами генов могут помочь объяснить структурные и функциональные различия между царицами и рабочими муравьями.«Наши результаты еще раз подчеркивают важность экспрессии генов для эволюции признаков», — сказал Михеев. «В частности, следует учитывать не только отдельные гены, участвующие в процессе, но и то, с какими другими генами они взаимодействуют».
Удивительно, но эти консервативные наборы генов были также связаны с несколькими другими биологическими признаками, которые многократно развивались у муравьев, такими как количество маток в колонии, является ли вид муравьев инвазивным или нет, и степень стерильности рабочих. Это предполагает, что консервативные генетические модули могут быть вовлечены в развитие или параллельную эволюцию признаков муравьев.Эта информация важна не только потому, что теперь она может помочь ученым понять, как различия между маткой и рабочим могут возникать из-за взаимодействия между генами, но также и для эволюции муравьев и в эволюции экспрессии генов в целом.
«В этом исследовании мы также демонстрируем, какой нетрадиционный геномный подход может быть применен в экологии и эволюции», — сказал Морандин. «Этот метод будет полезен для других исследований, заинтересованных в характеристике связи между экспрессией генов и внешними физическими характеристиками».