Когда-нибудь ученые смогут перепрограммировать муравьев-плотников для наших нужд

futuraptor
03-01-2016
Когда-нибудь ученые смогут перепрограммировать муравьев-плотников для наших нужд
173

Исследователи из Университета Пенсильвании нашли способ изменять поведение муравьев-плотников( Кампонотус, или муравьи-древоточцы (лат. Camponotus) — крупнейший род муравьёв подсемейства Формицины (Formicinae). Около 1000 видов.), используя эпигенетику - науку о том, как ген превращается в определенную часть тела или черту характера. Свои выводу они представили журнале Science. Готовы ли вы быть новым Повелителем зверей?

Camponotus floridanus - более известный как флоридский муравей-плотник - имеют кастовую структуру общества. Двумя наиболее распространенными, являются касты солдат (массивный мускулистый муравей с большой головой и страшными челюстями) и рабочего муравья (маленький, но умный муравей). Каста рабочих — тот тип муравьев, которые могли бы сняться в мультфильме. Они также тот тип муравьев, которые могут испортить ваш пикник, потому что одна из их задач — поиск пищи, и, когда они ее находят, все полчище других рабочих муравьев приходит на помощь.

Рабочий и солдат

Если посмотреть только на последовательностьих ДНК, можно увидеть, что клетки мускулистых и мозговитых муравьев будут одинаковыми. Делает их различными эпигенетика. Одна и та же последовательность ДНК получает экспрессию различными способами, что и создает муравьев, которые выглядят и ведут себя по-разному(Экспрессия генов — это процесс, в ходе которого наследственная информация от гена (последовательности нуклеотидов ДНК) преобразуется в функциональный продукт — РНК или белок. Экспрессия генов может регулироваться на всех стадиях процесса: и во время транскрипции, и во время трансляции, и на стадии посттрансляционных модификаций белков. Регуляция экспрессии генов позволяет клеткам контролировать собственную структуру и функцию и является основой дифференцировки клеток, морфогенеза и адаптации. Экспрессия генов является субстратом для эволюционных изменений, так как контроль за временем, местом и количественными характеристиками экспрессии одного гена может иметь влияние на функции других генов в целом организме.).

В Университете Пенсильвании исследовали ацетильную группу(АГ) муравьев (Ацетильная группа является функциональной группой, где атом кислорода связан с атомом углерода и тремя атомами водорода и имеет формулу COCH3. Функциональная группа — структурный фрагмент органической молекулы (некоторая группа атомов), определяющий её химические свойства. Старшая функциональная группа соединения является критерием его отнесения к тому или иному классу органических соединений. Функциональные группы, входящие в состав различных молекул, обычно ведут себя одинаково в одной и той же химической реакции, хотя их химическая активность может быть различной.). АГ крепится к гистонам в клетке(Гистоны — обширный класс ядерных белков, выполняющих две основные функции: они участвуют в упаковке нитей ДНК в ядре и в эпигенетической регуляции таких ядерных процессов, как транскрипция, репликация и репарация. ). Чем плотнее нить ДНК, тем меньше определенные гены могут быть выражены. Добавим ацетильные группы к гистону и ДНК начинает раскручивается, «раскрывая» нужные гены.

В эксперименте, и умный и мускулистый муравьи получили дозу химического вещества, которое ингибирует удаление ацетильных групп. Рабочие муравьи немедленно активизировали свою поисковую деятельность. При добавлении в пищу химического вещества, которое ингибирует добавление ацетильных групп, у мозговитых муравьев эта деятельность значительно замедлилась. По сути, эти препараты установили регулятор-диммер в муравьев, что позволяет нам устанавливать верхнюю или нижнюю планку их поведения.

Эпигенетическая модель разделения труда у муравьев

Настоящим откровением стало поведение муравьев-солдат. Они не реагируют на препарат в их пище. Взрослые муравьи даже не отвечают на вещества, которые впрыскивают непосредственно в их мозги. Тем не менее, исследователи в конце концов нашли "эпигенетическое окно уязвимости", через которое они добавили ингибитор удаления ацетильных групп и заставили их вести себя как рабочие. Препарат не обладал постоянным действием. Вывелся он из их организмов в течение десяти дней, но они оставались в режиме «рабочий муравей» вплоть до конца исследования.

Встает вопрос, могли бы мы в один прекрасный день использовать эти препараты, чтобы изменить поведение человека?

"Это было бы прорывом," сказал руководитель команды Шелли Бергер. Сравнивая муравьев и человека в этом исследовании, мы не должны забывать, что муравей - не отдельный индивид, а скорее часть одного большого существа, которое дифференцируется в зависимости от нужд. Клетки нашего организма имеют одинаковую ДНК, но они выглядят по-разному и выполняют различные функции. Разговор идет даже не о контроле человеческого разума, а больше о исследовании различных клеток внутри тела, чтобы заставить их делать разные вещи. "Плюс, на муравьях мы можем ставить эксперименты," сказал Бергер. "Мы не можем делать этого с людьми."

Это не значит, что мы не используем эпигенетические модификации человека. Ингибиторы гистонов деацетилазы или HDAC inhibitos, уже используются для лечения таких заболеваний, как депрессия, эпилепсия, а также рака и некоторых видов заражения паразитами. Но они не проявляли настолько огромные, необратимые последствия в изменении поведения, как на муравьев.

Возможно, люди имеют свои собственные "эпигенетические окна уязвимости". Бергер считает это возможным. Она причислила агрессию и асоциальные тенденции, как возможные линии поведения, которые можно будет изменить таким образом. Больше всего она надеется, что в какой-то далеком будущем, люди могли бы использовать эпигенетику, чтобы сделать себя умнее - превратить всех своих мускулистых муравьев в мозговитых.

Можем ли мы быть управляемы через пищу, как муравьи-рабочие, которые были превращены в гипер-собирателей или стали совсем равнодушными к пище после того, применялись препараты? Муравьи имеют кровеносную систему, отличную от человека. Они имеют "гемолимфу", которая омывает их внутренности, а не циркулирует среди них. Для людей, препарат должен будет попадать из желудка в кровь и затем пересечь гематоэнцефалический барьер. Она не уверена, что он будет работать также эффективно в людях.

Большой муравей и вертолет. Что могло пойти не так?

Если мы пока вне опасности быть контролируемыми на уровне нейрофизиологии, может мы могли бы использовать это открытие, чтобы когда-нибудь подчинить муравьев под наш контроль? Можем ли мы использовать их, чтобы строить свои дома или охранять наши города? Или, по крайней мере, держать их подальше от наших кухонь? "Конечно, вы могли бы представить себе, что будет такой препарат, который блокирует их поведение поиска пищи", сказала Бергер. Но служить людям? Я не думаю, что такое возможно. Но есть много промежуточных точек между муравьем и человеком. Вы можете себе представить такое будущее, где вы меняете поведение домашних животных. Сделайте им более усердными работниками".

Может быть, в один прекрасный день наши питомцы будут более дружественными, наши лошади будут рваться пахать поля, и свиньи будут лечить себя и поджаривать.

futuraptor.com - интернет-журнал, публикующий новости науки и технологий,  об их влиянии на различные сферы жизни человека.

Человек построил вокруг себя собственный мир - мир в котором даже его творцу теперь непросто ориентироваться. Проявления технологий различно - это и IT, и робототехника, био- и генная инженерия, огромное культурологическое влияние - в музыке, кино, книгах, телевидение. Поток информации просто ошеломляет - достаточно лишь подписаться на десяток околонаучных твиттеров и новостная лента будет обновляться быстрее, чем вы ее сможете прочесть. Столько всего нового и так мало времени. Наша скромная миссия - предоставить на нашем сайте возможность прочесть самое интересное, а иногда и полезное, что может появиться в сети. Вместо множества источников - выберите один, наш сайт(у нас есть твиттер @futuraptorr, а также страницы в социальных сетях) и обеспечьте себя интересным чтением в минуты досуга. 

Современные достижения науки и техники, новые технологии, электроника, компьютеры, роботы, гаджеты, мобильные устройства, интересные разработки известных корпораций, средства коммуникаций, футуристические концепты, космические исследования, интересное и полезное в сети, изобретения - все это и многое другое в новостях и обзорах на этом сайте. А также о вещах смежных(скорее субъективно, нежели объективно). 

Мы всегда готовы поведать о чем-то новом, о том что на самом краю. И если у вас есть идея для нас, просто оставьте комментарий к статье. Мы всегда читаем комментарии. Или напишите нам на story@futuraptor.com

Остались вопросы? Отправьте форму на странице обратной связи

Новые статьи

Квадрокоптер Walkera Voyager 4 позволяет делать снимки с километра

Данная модель является одной из первых в потребительском сегменте, которая может быть укомплектована камерой с оптическим 16X зумом.

Walkera F210 3D – гоночный квадрокоптер для состязаний и не только

Сравнительно недорогой FPV-беспилотник с хорошей управляемостью и прочной конструкцией.