A bölcsőben eldől a sorsuk

Az örökítőanyag (DNS) kémiai módosításával kutatóknak sikerült szabályozni a floridai ácshangyák méretét. A gének információtartalmát a módosítás nem érintette, csak az aktivitásuk változott.

A floridai ácshangyának kétféle dolgozója van. A hat mm-nél kisebbek gondozzák a lárvákat és táplálékot keresnek, a körülbelül kétszer akkora, erős rágójú példányok viszont a ragadozókat tartják távol. Genetikailag nem különböznek egymástól, de akkor mi okozza testméret eltérését? Kanadai kutatók azt feltételezték, hogy ún. epigenetikai folyamatok állnak a háttérben. A sejtek általában a DNS metilációjával érik el, hogy bizonyos gének ki- vagy bekapcsolt állapotban legyenek, vagyis készüljön-e róluk géntermék. Így alakul ki a sejtek felépítése és funkciója is, ezért lehetséges, hogy ugyan minden sejtünk ugyanazt a DNS-t tartalmazza, a zsírsejt mégis másképp működik, mint a szívizomsejt. A metiláltság növelése kisebb hangyákat eredményezett, a csökkentése viszont nagyobbakat. Ez nem jelenti azt, hogy minden egyes gén metiláltsága egyformán változott. A kicsi hangyákban például az EGFR nevű, a növekedésben szerepet játszó gén metiláltsága jelentősen csökkent. Ennek a génnek a blokkolásával nagyobbra nőnek a hangyák.

Természetes körülmények között az, hogy egy hangya milyen típusú dolgozó lesz, főként attól függ, hogy mennyi táplálékot és gondoskodást kap lárvakorában. Az utánpótlás gondozása valószínűleg a kísérlet által feltárt mechanizmussal fejti ki a hatását.

Alvarado, et al., 2015, Nature Communications

Az elnyomott dolgozók felemelkedése

Jelentős fizikai és viselkedési változásokkal jár együtt egy ingerületátvivő anyag, a dopamin szintjének változása egy indiai hangyafajnál (Harpegnathos saltator). A változásokat bizonyos gének ki-, mások bekapcsolása okozza, ezért a faj az epigenetikai kutatások kedvelt modellszervezete.

A hangyafaj dolgozói megküzdenek egymással azért, hogy kié legyen a körülbelül tucatnyi „parancsnoki” szerep. Noha a parancsnokok ugyanúgy néznek ki, mint a dolgozók, agyuk a pozíció megszerzése után negyedével összezsugorodik, petefészkük megnő, szaporodóképessé válnak, várható élettartamuk fél évről több évre nő. Dopaminszintjük pedig két-háromszor akkora, mint a dolgozóké.

Mi a szerepe a dopaminnak ezekben a változásokban? Amerikai kutatók egy hangyakolóniából kiemeltek egy csapatnyi dolgozót. A parancsnokaiktól megszabadult hangyák természetesen harcolni kezdtek egymással. A kutatók megvizsgálták a győztesek dopaminszintjét: már ekkor is nagyobb volt, mint a többi dolgozóé. A győzteseket ezután visszatették az eredeti kolóniába, régi parancsnokaik mellé. Domináns viselkedésük itt nem maradt észrevétlen: a parancsnokok hamar elkapták és mozgásképtelenné tették, hosszú időre leszorították őket. Dopaminszintjük egy napon belül visszaállt az eredeti szintre, és ismét átlagos dolgozókká váltak.

E hangyáknál – és feltehetően más szociális rovaroknál is – viselkedésváltozással, a domináns pozíció kivívásával kezdődik az a folyamat, ami a testfelépítést és a szaporodást szabályozó ingerületátvivő anyagok szintjének emelkedésével jár.

Penick et al, 2015, Journal of Experimental Biology

Kiabáló hangyabábok

Évtizedek óta ismert, hogy a hangyák feromonokkal kommunikálnak: ha egy dolgozó felfedez egy nagy méretű táplálékforrást, gyorsan visszasiet a bolyhoz, és közben szagösvényt hagy maga után. A többiek csápjaikkal érzékelik a feromonokat, a zsákmányhoz futnak, amit együttesen már haza tudnak cipelni.  Más hangyák élősködő legyek közeledése esetén olyan feromont bocsátanak ki, amitől az egész boly mozdulatlanná dermed, így az élősködő nem talál rájuk. (Erre a pillanatra vár egy katicafaj, ami ilyenkor zavartalanul teheti le petéit a hangyák által gondozott levéltetvek közé. Máskülönben a hangyák megtámadnák a katicát.) A sérült hangyák által kibocsátott feromonok hívó jelként működnek, és támadó hangulatba lovallják az összesereglőket. Még azt is a királynő által termelt feromon szabályozza, hogy a boly mikor nevel újabb királynőket.

Kevesebben tudják, hogy sok hangyafaj ciripel is. A Myrmica nemzetség potrohán egy speciális tüskesor található. Ha ezt megdörzsöli a hangya a hátsó lábával, olyasféle hang képződik, mint amikor egy fésű fogait végighúzzuk egy asztal sarkán. Úgy tűnik, a hangot riadóként használják a hangyák, segítséget kérnek vele, ha ragadozó fenyegeti őket.

A kifejletlen hangyák – lárvák, fiatal bábok – kültakarója még puha, ezért alkalmatlan a hangképzésre. Az idősebb báboké viszont már elég kemény. Miért maradnának csöndben, ha már kifejlődtek a tüskéik? Egy rendkívül érzékeny mikrofon segítségével kiderült, hogy az idősebb bábok valóban kibocsátanak gyenge, pulzáló, a felnőtt hangyákéhoz hasonló, de annál egyszerűbb hangokat. Emberi nyelvre lefordítva azt kiabálják: „Segítség! Segítség!”, felnőtt társaik viszont bonyolultabban fogalmaznak: „Hahó, itt vagyok! Kérlek, segíts! A barátod vagyok!”. Amikor a kutatók egy bábot megfosztottak tüskéitől, a dolgozók akkor sem törődtek vele többé, ha kikerült a bolyból, és valóban segítségre volt szüksége. A feromonok tehát önmagukban nem elegendők a gondoskodás kiváltására – a hangadás képessége életbevágó a bábok esetében.

Casacci et al., 2013, Current Biology