Циркадные часы также помогают передавать информацию о хороших местах кормления другим пчелам. Поскольку насекомые полагаются на солнце как на ориентир в навигации, часы используются позже для расчета маршрута полета.Пчелы-кормилицы тоже делают очень тяжелую работу. Это не потому, что их много, а как раз наоборот: работа молодых пчел состоит в том, чтобы безостановочно кормить старших личинок желе, состоящим из пыльцы и меда.
Выполняя свою деятельность, пчелы не следуют 24-часовому ритму с чередованием фаз отдыха и активности.Публикация в открытой биологииМеждународная группа ученых из Израиля, Германии и Новой Зеландии изучила несколько интересных вопросов, в том числе о том, как работают циркадные часы кормящихся пчел и пчел-кормилиц, какие молекулярные механизмы отвечают за их различное поведение и как устроена сеть часов пчел.
В исследовании также приняли участие профессор Шарлотта Хельфрих-Форстер, руководитель отдела нейробиологии и генетики Биоцентра Вюрцбургского университета, и ее группа экспертов по определению времени появления насекомых. Ученые опубликовали свои выводы в журнале Open Biology.
Плохое здоровье из-за дисфункции циркадных часов«Циркадные часы, которые контролируют суточные ритмы, широко распространены у животных. Они позволяют организмам предвидеть предсказуемые смены дня и ночи в окружающей их среде», — говорит Шарлотта Хелфрих-Форстер. Насколько важны правильно работающие часы, становится очевидным, когда они не работают по генетическим причинам или из-за факторов окружающей среды. «Это увеличивает риск различных заболеваний, таких как рак, нарушения обмена веществ, психические расстройства, сердечные приступы и бесплодие», — объясняет нейробиолог.
Тем не менее, некоторые животные, включая арктических млекопитающих, морских рыб и социальных насекомых, таких как медоносные пчелы, активны круглосуточно без видимых вредных последствий. Механизмы, обеспечивающие эту замечательную природную пластичность, были в значительной степени неизвестны. Теперь команда исследователей смогла пролить свет на некоторые загадки.Активность генов под микроскопом«Мы создали и проверили новое специфическое антитело против часового белка PERIOD медоносной пчелы Apis mellifera и использовали его для характеристики циркадной сети в мозге медоносной пчелы», — описывает свой подход Шарлотта Хелфрих-Форстер.
Антитело показывает пространственное распределение часовой сети; его концентрация позволяет делать выводы об активности ответственных часовых генов.Один результат: они обнаружили, что пчела имеет ряд общих черт с плодовой мухой Drosophila melanogaster и другими насекомыми. «Это предполагает общие принципы анатомической организации часов с насекомыми, которые раньше не ценились», — говорит Хельфрих-Форстер.На следующем этапе исследователи измерили концентрацию белка PERIOD в мозгу пчел в течение 24 часов, чтобы определить временную картину активности циркадных часов.
Как и ожидалось, пчелы, собирающие корм, которые следуют циклу день-ночь, демонстрировали сильные ритмические колебания в течение дня. Однако исследователи были удивлены, обнаружив, что у круглосуточно активных медсестер такой же ритм концентрации белка, что и у собирателей. Это подтверждает гипотезу о том, что их циркадные часы тоже тикают. Это было тем более удивительно, что предыдущие эксперименты израильской группы показали, что этот ритм отсутствует на уровне генов.
«Когда животные демонстрируют модели поведения, которые зависят от времени суток, это обычно связано с изменениями экспрессии генов часов», — говорит Шарлотта Хелфрих-Форстер. Соответственно, концентрация информационной РНК этих генов должна быть разной.
Но это было не так: «Измерения израильской группы не выявили каких-либо или заметно ослабленных колебаний концентрации информационной РНК этих генов у пчел-кормилиц. Вот почему мы предположили, что их циркадные часы стоят на месте», ученые дальше.Теперь это оказалось неправдой.
Циркадные часы пчел-кормилиц работают на уровне белка и превосходно синхронизируются с ритмом дня и ночи за счет внешних раздражителей.Функциональные часы имеют решающее значение
Этот результат совпадает с другими наблюдениями медоносной пчелы. Соответственно, аритмичные медсестры, которые изолированы от своего улья, быстро переключаются на работу с циркадными ритмами. Вероятно, это возможно только потому, что более 160 потенциальных кардиостимуляторов колеблются в мозгу медсестры в 24-часовом ритме (более 540 у собирателей), что лежит в основе циркадного воздействия на многие процессы в их мозгу.
«Эти данные на пчелах-кормилицах демонстрируют, что модели активности животных могут быть отделены от циркадной сети», — объясняет Шарлотта Хелфрих-Форстер главный результат исследования. В то же время они поддерживают гипотезу о том, что функционирующие циркадные часы необходимы — даже для животных, которые ведут активную круглосуточную деятельность в постоянной физической среде.
