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遺伝子発現パターンをハチの行動から分析

イリノイ大学が、女王のいないミツバチの行動を追跡する事による脳内の遺伝子発現を分析しました。

遺伝子調節が社会的行動にどのような影響を与えるか情報提供を行います。

The study, reported in the journal eLife, reveals that the activity profile of regulator genes known as transcription factors in the brain strongly correlates with the behavior of honey bees, the researchers said. A single transcription factor can induce – or reduce – the expression of dozens of other genes.

参照元：https://blogs.illinois.edu/view/6367/102228882
– イリノイ大学 University of Illinois. DEC 22, 2020 7:00 AM –

6つの女王のいないミツバチの巣箱で数千の個々のミツバチの行動をバーコーディングして追跡し、脳内の遺伝子発現を分析するという珍しい研究は、遺伝子調節が社会的行動にどのように寄与するかについての新しい洞察を提供します。

ジャーナルeLifeで報告されたこの研究は、脳内の転写因子として知られる調節遺伝子の活性プロファイルがミツバチの行動と強く相関していることを明らかにしている、と研究者らは話しました。

単一の転写因子は、他の数十の遺伝子の発現を誘導または減少させる可能性があります。

イリノイ大学アーバナシャンペーン校の元大学院生で、植民地の女王が亡くなり、労働者が代わりの女王を育てなかった場合、一部の労働者の蜂は卵巣を活性化して産卵を開始します。

イリノイ大学のカールR.ウォーズゲノム生物学研究所の所長である昆虫学教授のジーンロビンソンに師事。

ミシガン大学の生物医学工学の教授であるSriramChandrasekaran。

ジョーンズはプリンストン大学のポスドク研究員です。

ジョーンズ氏は話します。

「これは「行動の可塑性」、つまり環境に応じて行動を変える能力の例です。行動の可塑性は脳内の遺伝子の活動によって影響を受けることはわかっていますが、脳内の遺伝子がどのように連携してこれらの行動の違いを調節するかはわかりません。」

ロビンソン氏は話します。

「産卵行動と採餌行動は、利己的で協力的な行動の典型的な例であるため、比較したかった。」

典型的な条件下では、女王は卵を産み、労働者は餌を探します。

女王と採餌者の脳と行動の違いに焦点を当てた研究は、発達中の女王の摂食と育成が働きバチとは異なり、遺伝子調節の違いを解釈するのが難しいという事実と闘わなければなりません。

女王のいないコロニーを研究することにより、研究者は働きバチだけを分析することができ、したがってこの合併症を回避することができました。

ロビンソン氏は話します。

「遺伝子が行動にどのように影響するかを研究する上でのもう1つの課題は、行動が時間とともに、また個人間でも変化することです。したがって、小さなバーコードとコンピュータービジョンを使用して、数千の個々のミツバチの行動を24時間年中無休で自動的に追跡し、質問に答えるのに役立つ非常に大きなデータセットを生成しました。」

科学者たちは計算アルゴリズムを使用して、ミツバチの脳の遺伝子活動のパターンを探しました。

彼らは、採餌に専念したミツバチと主に産卵に焦点を合わせたミツバチの間で遺伝子調節に一貫した違いがあることを発見しました。

転写因子調節のこれらのパターンは非常に明確であったため、研究者はそれらを使用して、個々のミツバチが採餌者であるか卵層であるかを予測することができました。

分析の結果、少数の産卵働きバチも採餌に従事していることが明らかになりました。

これらの「ジェネラリスト」ミツバチは、採餌の専門家と産卵の専門家の間で中間の遺伝子発現プロファイルを持っていました。

ジョーンズ氏は話します。

「ミツバチの行動の違いを最もよく説明する15の転写因子を特定しました。調査結果は、少数の影響力のある転写因子の活性の変化が著しく異なる行動につながる可能性があることを示唆しています。」

ロビンソン氏は話します。

「ミツバチの行動にとって重要であると我々が特定した転写因子のいくつかは、他の種の社会的行動の進化に影響を与えるものとして以前に特定された。これは、私たちの調査結果が、社会的行動がどのように進化し、おそらく人間を含む複数の種で規制されているかを理解するのに役立つことを示唆しています。」

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