Mâncare specială Cum lăptișorul de matcă transformă o albină în regină - DER SPIEGEL
Regina albină și lucrătorii: aceleași gene, caracteristici diferite
Foto: Peter Steffen/dpa
Regina albină și lucrătorii ei nu par să aibă prea multe în comun. În timp ce muncitorii sunt activi și destul de inteligenți și navighează cu pricepere în împrejurimile lor pentru a găsi hrană pentru colonie, un privilegiu este rezervat reginei numai: reproducerea. Poate produce până la 2000 de ouă într-o zi. În schimb, își petrece întreaga viață în stup, fără să caute vreodată o floare. În plus, este mai mare și mai durabil decât subiecții săi muncitori.
Cu toate acestea, structura genetică a ambilor stupi este identică - este surprinzător faptul că regina și lucrătoarea pot fi atât de diferite ca formă și comportament. O echipă de cercetători germani și australieni a analizat acum mai atent genomul albinelor și a căutat schimbările chimice din materialul genetic care activează sau opresc genele individuale. Acest domeniu de cercetare se numește epigenetică.
Biologii au fost de mult de acord că una dintre cheile acestei dezvoltări inegale a albinelor este hrana pe care o primesc ca larve. Numai viitoarele regine sunt hrănite cu sucul rafinat numit lăptișor de matcă prin întreaga etapă larvară până la maturitate. Muncitorii, pe de altă parte, primesc doar acest aliment alimentar inițial, dar ulterior primesc doar un amestec simplu de polen și nectar. Până acum era clar că lăptișorul de matcă avea efecte epigenetice diferite. Ce procese declanșează exact nutriția în corpul albinelor a rămas până acum neclară.
După cum raportează cercetătorii în revista de specialitate „PLoS Biology”, ADN-ul albinelor este modificat chimic diferit în funcție de hrană. În această așa-numită metilare, moleculele sunt adăugate în anumite puncte ale secvenței - codul genetic în sine nu este modificat. „Acest marcaj este un fel de reglare fină a genelor”, explică Ryszard Maleszka de la Universitatea Națională Australiană din Canberra. În funcție de regiunea genică de care este atașată o moleculă de metil, anumite caracteristici sunt pronunțate diferit.
Diferite tipare pe hărțile genetice
Pentru a analiza mai detaliat modificările chimice, Maleszka și colegii săi germani de la Centrul German de Cercetare a Cancerului au secvențiat așa-numitul metilom al albinelor: au creat o hartă a genomului care arată exact unde se află grupările metil. Apoi au comparat hărțile de metilare ale reginelor și lucrătorilor și au găsit în total peste 550 de gene care au prezentat modele diferite de metilare. Majoritatea acestor gene joacă un rol în funcțiile celulare importante sau au o influență asupra comportamentului insectelor.
"Cu studiul nostru putem arăta cum mediul este legat direct de ADN prin nutriție. Influențele mediului pot modifica temporar componentele genetice", spune Maleszka. Aceste rezultate sunt de anvergură, deoarece enzimele care modifică genomul albinelor sunt aceleași cu cele care marchează ADN-ul din creierul uman.
Co-autorul Frank Lyko este deosebit de interesat de acest ultim aspect, el conducând departamentul de epigenetică la DKFZ Heidelberg. "În principiu, este de asemenea de conceput că influențele de mediu și dieta au o influență asupra aspectului oamenilor și că aceste efecte sunt mediate de diferențe în metilarea ADN-ului."
Lyko avertizează, totuși, împotriva falselor așteptări, „albina este cu siguranță cel mai extrem exemplu în acest context, concluziile nu pot fi în niciun caz transferate 1: 1 la oameni”.
Dar celulele canceroase sunt, de asemenea, un exemplu de scindare epigenetică a aspectului. Toate celulele dintr-un organism au același genom, dar din ele se poate dezvolta fie țesut normal, fie o tumoare. Poate că crearea metilomului la oameni ar putea deveni în curând relevantă pentru diagnosticul cancerului. Până în prezent, efortul este încă prea mare, deoarece genomul uman este de zece ori mai mare decât cel al albinelor.