İşçi mi, kraliçe mi? Arılarda sınıfsal farklılaşma nasıl belirleniyor?

Bilim insanları arı larvalarının işçi ya da kraliçe olarak gelişimlerinin belirlenmesinde bitki RNAlarının rol oynayabileceğini gösterdi.
Heidi and Hans-Juergen Koch/Minden Pictures (sciencemag.org)
Evrim Fer - bilimsoL
Pazartesi, 04 Eylül 2017 16:00

"Sınıfsal" farklılaşma, sosyal böceklerin gelişim sürecindeki temel dönüşümlerden biri. Dişi bal arıları sınıfsal farklılaşma değişimi sonucunda morfolojik, fizyolojik ve sosyal işlevleri bakımından apayrı özelliklere sahip işçi arılara ya da kraliçe arıya dönüşür.

Kraliçe arılar daha büyük vücuda, daha hızlı gelişme ve üreme becerilerine sahipken işçi arılar çoğunlukla kısır olur. Vücutları daha küçük olan işçi arılar besin toplama ve larva bakımını üstlenmekle görevlidir. Bir kovanda genellikle tek bir kraliçe ve onbinlerce işçi arı yaşar.

İşçilerin ve kraliçenin genleri aynı olduğu için, dişi bal arılarının iki farklı şekilde gelişmesinde genetik faktörlerin rolü olmadığı, aradaki farkın sebebinin larva dönemindeki beslenme şekilleri olduğu uzun zaman önce farkedilmişti.

Bakıcı arıların salgıladığı "arı sütü" ile beslenen larvaların kraliçe arıya dönüştüğü, çiçektozu ve bal karışımı ("arı yemi") ile beslenenlerin ise işçi arı olarak geliştiği biliniyordu. Birçok araştırmacı arı sütünde bulunan maddelerin kraliçe arı gelişiminde rol oynadığını düşünüyordu. 

Yeni bir çalışmada ise işçi arıların beslendiği arı yeminin içindeki bitkisel RNAların, özellikle de mikroRNAların* (miRNA) işçi arıların gelişimini kontrol ettiği ve gelişimlerinde gecikmelere sebep olduğu görüldü. 

PLOS Genetics dergisinde yayınlanan çalışmada, bitkisel RNAların arının vücuduna ve davranışına olan etkisi incelendi. Bunu gözlemlemek amacıyla laboratuvarda büyütülen arıların bir kısmı, içeriğinde bitkisel RNA ve miRNAların olduğu arı yemi benzeri bir besinle büyütüldü. Bu yemle büyütülen arıların gelişimlerinin büyük ölçüde yavaşladığı, daha küçük vücut ve yumurtalık büyüklüğüne sahip oldukları gözlendi. 

Çalışmada ayrıca, bitkisel bir miRNA molekülünün (miR162a) arıdaki Apis mellifera TOR (amTOR) adlı gelişim düzenleyici bir geni hedef aldığı bulundu. Bu gen miR162a tarafından baskılandığında, kraliçe arı adayı olan larvaların gelişiminde işçi arı özellikleri ortaya çıktığı belirtiliyor. 

İlginç şekilde, aynı deney sosyal olmayan böcekler olan meyve sineklerinde (Drosophila melanogaster) tekrarlandığında, miRNAların sineklerde de benzer gelişimsel yavaşlamaya yol açtığı görüldü. Çalışmaya göre miRNAlar, arılardaki sınıf gelişimini belirleyen tek unsur olmasa da sonuçlar dışardan gelen ve canlı sınıflandırmasında çok ayrı alemlere ait RNAların gen düzenlemesine etkisini anlamak açısından önem arz ediyor. 

2011 yılında Çinli bilim insanları da çeltikteki miRNAların pirinç pilavı yiyen insanların hücrelerinde gen aktivitesini etkileyebildiğini rapor etmişlerdi.


* MikroRNAlar (kısaca miRNAlar) kendileri protein kodlamayan, ancak başka genlerden protein üretilmesi sürecini düzenleyen, kısa ve tek zincirli RNA molekülleri. İnsan genomunda da gelişim gibi süreçlerde rol alan yüzlerce miRNA geni var.

İlgili haber ve resim kaynağı: http://www.sciencemag.org/news/2017/08/why-some-baby-bees-are-destined-b...

İlgili makale: http://journals.plos.org/plosgenetics/article/file?id=10.1371/journal.pg...