Kráľovná alebo robotnica? Osud včiel sa ukrýva v ich strave
Výraz „ste to, čo jete“, naberá u včiel nový rozmer. Rastlinná RNA v strave robí z lariev robotnice.
Včely sa rodia z vajíčok nakladených včeľou kráľovnou, z ktorých sa po troch dňoch vyliahne larva. Zaujímavé je, že všetky samičie larvy sú rovnaké a to, či sa z nich vyvinie robotnica alebo včelia kráľovná, určuje až ich strava.
Larvy, z ktorých sa liahnu robotnice, sú materskou kašičkou kŕmené prvé tri dni po vyliahnutí, potom prechádzajú na stravu zloženú z peľu a medu (tejto zmesi sa hovorí aj včelí chlieb, z angl. beebread).
Vybrané larvy sú však materskou kašičkou kŕmené až počas šiestich dní, čo urýchli ich vývoj a rast. Výsledkom je včelia kráľovná, ktorá má plne vyvinuté pohlavné orgány a na rozdiel od sterilných robotníc je plodná. Trúdy sa zase liahnu z neoplodnených vajíčok.
Doteraz sa predpokladalo, že za vývojom včelej kráľovnej z larvy stojí unikátne zloženie materskej kašičky, ktorá je im poskytovaná po dlhší čas.
Podľa novej štúdie uverejnenej koncom augusta vo vedeckom žurnále PLOS Genetics je potrebné pripisovať veľkú dôležitosť aj „chudobnejšej“ strave budúcich robotníc.
Včelí chlieb (zmes peľu a medu) totiž obsahuje látky rastlinného pôvodu, ktoré larvám spomaľujú vývoj, čo umožňuje vznik sterilných včelích robotníc.
Tri typy včiel
Včely žijú vo včelstvách – spoločenstvách včiel zložených zo samčích trúdov, a dvoch druhov samíc. Ide o jednu včeliu kráľovnú a jej dcéry, neplodné robotnice. Tieto tri typy včiel sa medzi sebou líšia morfológiou (stavbou tela), fyziológiou a sociálnou funkciou.
Včelie kráľovné slúžia na reprodukciu. Dorastajú do väčších veľkostí, ich vývoj je oproti robotniciam rýchlejší a dožívajú sa dlhšieho veku. Ich plne vyvinuté pohlavné orgány slúžia na kladenie vajíčok. Za deň ich dokážu naklásť až dvetisíc.
Trúdy sa liahnu z neoplodnených vajíčok. Ich úlohou je páriť sa s kráľovnou. Po spárení kráľovná kladie oplodnené vajíčka, z ktorých sa liahnu larvy samičích včiel. Podľa stravy sa z nich vyliahnu buď kráľovné, alebo robotnice. Včely robotnice sú vzrastovo menšie a nemajú funkčné reprodukčné orgány. Ide vlastne o nedovyvinuté a sterilné samice.
Dôležitosť potravy počas vývoja včelích lariev je známa už niekoľko rokov. Ktorá zložka potravy však stojí za rôznym vývojom lariev, nebolo doteraz dobre známe. Tím čínskych vedcov pod vedením Kegana Zhu preto preskúmal vplyv rastlinnej microRNA (skrátene miRNA) obsiahnutej vo včeľom chlebe na rýchlosť vývoja lariev.
Včelí chlieb
Rastlinná miRNA predstavuje úseky ribonukleovej kyseliny (RNA) dlhé 19 až 24 nukleotidov. Ide o jednovláknové nukleové kyseliny, ktoré nekódujú produkciu proteínov. Namiesto toho sa dokážu viazať na iné vlákna mediátorovej RNA. Dokážu ovplyvňovať expresiu niektorých génov, teda realizáciu genetickej informácie.
Biochemici už pred piatimi rokmi zistili, že rastlinná miRNA zo stravy sa u zvierat vstrebáva do krvi a akumuluje sa v rôznych tkanivách, kde mení aktivitu niektorých génov.
Tieto poznatky spolu so skutočnosťou, že strava budúcich včelích robotníc je bohatá na rastlinnú zložku obsahujúcu aj miRNA – čiže peľ – poslúžili ako motivácia pre nový výskum. Bádatelia sa rozhodli preskúmať, či práve tieto krátke úseky RNA obsiahnuté v peli nemôžu hrať rolu v určovaní osudu budúcich včiel.
Materská kašička má živočíšny pôvod a tvorí sa v hltanových žľazách mladých robotníc. Naproti tomu strava bežných robotníc má rastlinný pôvod a obsahuje peľ zmiešaný s medom. Vďaka vysokému podielu rastlinnej zložky je tento „včelí chlieb“ bohatý práve na miRNA.
Veľký rozdiel v obsahu RNA v strave včelích lariev naznačil, že by miRNA mohla byť zodpovedná za ich rozdielny vývoj. V laboratórnych podmienkach preto vedci skúmali vývoj lariev.
Ak im ako potravu poskytli stravu s vysokým obsahom rastlinných miRNA, ich vývoj sa spomalil, dorástli do menších veľkostí a boli sterilné. Jedince, ktoré prijímali stravu bez miRNA, dorástli do väčších veľkostí a vaječníky sa im plne vyvinuli.
Detailnejším štúdiom biochemici zistili, že rastlinné miRNA sa viažu a deaktivujú gén s označením amTOR, ktorý by inak pomohol premeniť larvu na kráľovnú. Zistili tiež, že ak bol obsah miRNA v strave lariev privysoký, došlo k ich úhynu.
Aj u octomiliek
Okrem spomalenia vývoja lariev včiel bádatelia preskúmali vplyv aj na larvy múch Drosophilla melanogaster známej aj ako vínna muška alebo octomilka.
Aj u týchto lariev spôsobila prítomnosť miRNA v strave spomalenie vývoja, menšiu veľkosť výsledného jedinca, zmenšenie vaječníkov a výrazne menšie množstvo nakladených vajíčok. A to aj napriek tomu, že octomilky nie sú sociálny hmyz.
Výsledky výskumu ukazujú, že molekuly RNA sa môžu prenášať aj medzi rôznymi ríšami organizmov a že po prenose môžu meniť génovú expresiu a aj funkcie tkanív organizmov.
Úseky miRNA podľa vedcov pravdepodobne nebudú jedinými faktormi, ktoré kontrolujú zmeny vo vývoji včelích lariev. Nový výskum však poodhalil mechanizmy prenosu RNA medzi rôznymi ríšami či procesy ovplyvňujúce takzvanú koevolúciu druhov.
Dostupné z doi: 10.1371/journal.pgen.1006946
Máte pripomienku alebo ste našli chybu? Prosíme, napíšte na [email protected].
