Lagu perkahwinan Drosophila mencetuskan ekspresi gen pertahanan imun • Barbara Vedenina • Berita sains mengenai "Unsur" • Entomologi, Imunologi, Etologi

Lagu perkahwinan Drosophila mencetuskan ekspresi gen pertahanan imun

Dalam proses menyembuhkan seorang wanita, lelaki Drosophila melanogaster mengeluarkan isyarat akustik, menolak satu sayap ke tepi dan bergetar. Imej dari fatimaclotho.xanga.com dan wwwuser.gwdg.de/ ~neuro

Apakah perubahan genetik yang berlaku dalam tubuh wanita apabila dia mendengar lagu cinta lelaki? Ahli biologi bahasa Inggeris telah membandingkan tahap aktiviti gen di wanita Drosophila yang telah mendengarkan lagu mereka sendiri dan orang lain, dan mengenal pasti kumpulan-kumpulan gen peningkatan ekspresi. Antara gen ini adalah gen perlindungan kekebalan, yang fungsinya dibincangkan dalam konteks perilaku kawin.

Bukan rahsia lagi bahawa penyelidikan tentang organisma model memungkinkan untuk mengkaji asas genetik dari banyak proses yang rumit, yang, tidak syak lagi, kelakuan juga berlaku. Sebagai contoh, baru-baru ini telah ditunjukkan bagaimana transkripsi (sintesis RNA dari DNA templat) gen tertentu berubah semasa interaksi sosial lelaki dalam lalat buah Drosophila melanogaster (lihat: Ellis, Carney, 2011. Ekspresikan Gene Secara Secara Secara Secara Profesional di Laki-Laki Drosophila melanogaster Dipengaruhi oleh Seks Pasangan Berinteraksi). Satu lagi kajian telah dijalankan ke atas ikan akuarium, pedang, di mana perubahan dalam ekspresi gen direkodkan semasa pembentangan visual lelaki kepada lelaki dengan warna pilihan (lihat: Cummings et al., 2008). ).Ahli biologi dari Universiti St. Andrews (Scotland) menetapkan tugas untuk menyiasat bagaimana ekspresi gen dalam wanita Drosophila berubah apabila lelaki itu menjaga dia.

Tingkah laku pesakit D. melanogaster kajian yang agak baik. Grooming termasuk isyarat kimia, akustik, visual dan sentuhan yang dihasilkan oleh lelaki, dan urutan isyarat ini agak stereotip. Isyarat akustik dianggap penting D. melanogaster, kerana ia menunjukkan bahawa ia memberi kesan yang ketara kepada persamaan yang berjaya. Isyarat akustik D. melanogaster dan spesies lain yang berkait rapat berbeza dalam selang antara denyutan, dan parameter ini sering penting dalam mengenali individu spesies mereka. Selama lebih dari 40 tahun, isyarat akustik dari pelbagai spesies Drosophila telah dikaji, tetapi pada masa yang sama, sangat sedikit diketahui mengenai asas genetik respon wanita terhadap isyarat akustik.

Sebelum menjalankan penyelidikan genetik, para ahli biologi British menguji fakta bahawa garis lalat digunakan D. melanogaster membezakan isyarat jenisnya dari berkaitan rapat D. simulans. Kedua-dua lagu ini sama dalam struktur, tetapi dalam lagu D. melanogaster selang antara denyut adalah 35 ms, dan D. simulans – 55 ms. Perempuan dara, yang 5 hari dari hari molting pada imago, ditanam bersama-sama dengan lelaki, yang mempunyai sayap mereka dipotong, dan pada masa yang sama memainkan isyarat disintesis melalui penceramah. Lelaki tanpa sayap agak berjaya dipaksa dan dikawinkan. Bagaimanapun wanita D. melanogaster jauh lebih rapat dengan lelaki untuk lagu jenis mereka sendiri daripada untuk lagu D. simulans (Rajah 1).

Rajah. 1. Proporsi perempuan yang kawin D. melanogaster (bermakna dan kesilapan standard) dalam proses memainkan lagu jenisnya (cawan) dan lagu D. simulans (dataran). Imej dari artikel dalam perbincangan Prosiding Royal Society B

Untuk mengetahui gen yang diungkapkan secara berbeza dalam ketiadaan dan apabila isyarat dimainkan, seorang perempuan D. melanogaster memainkan isyarat jenisnya, yang lain – isyarat D. simulansdan yang ketiga adalah bunyi putih sebagai kawalan. Dalam perjalanan eksperimen, betina dipisahkan dari lelaki supaya semua isyarat pacaran (kimia, visual, dan sebagainya) dikecualikan dan tidak mempengaruhi ekspresi gen. Untuk mengkaji perubahan dalam ekspresi gen, penulis menggunakan kaedah microarray DNA yang luar biasa, iaitu plat dengan bahan DNA yang digunakan pada mereka.RNA organisma yang sedang dikaji diterapkan pada cip itu, dan jika ada potongan DNA dengan urutan nukleotida pelengkap pada cip, molekul RNA "melekat" kepada mereka. Dengan bilangan molekul RNA yang "terperangkap" sedemikian, tahap aktiviti gen dinilai.

Penulis menemukan 412 gen dengan darjah aktiviti yang berbeza di perempuan yang dirangsang oleh lagu khusus (lagu jenisnya) dan bunyi putih. Tetapi perbezaan dalam ekspresi wanita yang telah mendengar lagu mereka sendiri dan orang lain, lebih kecil – hanya 222 gen. Perbezaan dalam ekspresi adalah penting untuk beberapa kelompok gen yang bertanggungjawab terhadap aktiviti hormon, neuropeptida, pengikat feromon dan penerima pheromone, tetapi, sebagai tambahan, gen untuk pertahanan imun dan tindak balas terhadap stres. Daripada lima gen pertahanan imun yang menunjukkan aktiviti yang berbeza selepas bermain lagu mereka sendiri dan orang lain, empat milik keluarga gen Turandot. Perhatian para penulis telah menarik perhatian keluarga gen ini, dan dengan itu mereka lebih akurat menyiasat perubahan ekspresi gen dua dari mereka, TotM dan TotC, menggunakan PCR masa nyata.

Ekspresi gen TotM dan TotC diukur selepas 5 dan 15 minit main balik lagu dan lagu orang lain.Bermain selama 5 minit tidak menyebabkan perubahan signifikan dalam tahap aktiviti kedua-dua gen (Rajah 2a). Tetapi bermain selama 15 minit memberikan perubahan ketara dalam ungkapan kedua-dua gen (Rajah 2b).

Rajah. 2 Perubahan dalam ekspresi gen TotC (a) dan TotM (b) selepas main balik 5- dan 15 minit untuk wanita D. melanogaster lagu-lagu seumpamanya (lagu yang khusus), lagu-lagu D. simulans (lagu heterospecific) dan bunyi putih dalam kawalan kualiti. Nilai purata dan selang keyakinan 95 peratus ditunjukkan. Imej dari artikel dalam perbincangan Prosiding Royal Society B

Bagaimanakah penulis menerangkan peningkatan tahap aktiviti gen pertahanan imun selepas bermain lagu anda? Seperti yang dinyatakan sebelum ini, lagu itu D. melanogaster berfungsi sebagai faktor utama untuk pengiktirafan pasangan seksual, dan, oleh karenanya, boleh mengakibatkan pesongan cepat. Ia sebelum ini ditunjukkan bahawa sebelum dan semasa perkongsian, ekspresi banyak gen pertahanan imun di wanita Drosophil meningkat. Penulis percaya bahawa ini mungkin dikaitkan dengan perlindungan terhadap penembusan jangkitan bakteria semasa perkongsian, serta dengan perlindungan terhadap protein sperma tertentu, peptida seks yang dipanggil. Protein spesifik ini, yang terdapat dalam semen banyak spesies haiwan, menyumbang kepada penurunan aktiviti seksual wanita.Mengapa anda memerlukannya? Ini adalah jaminan bahawa wanita tidak akan berkahwin lagi dengan lelaki lain, tetapi kerana sebilangan besar telurnya akan disenyawakan dengan sperma lelaki tertentu ini. Tetapi sejak perempuan kurang terdedah kepada pergaulan bebas daripada laki-laki (lihat, contohnya, buku oleh O. Judson, "Setiap makhluk adalah sepasang"), perempuan berusaha mengukuhkan pertahanan imun mereka untuk menindas aktiviti protein sperma.

Di samping penjelasan yang munasabah untuk peningkatan aktiviti gen perlindungan imun yang telah diberikan oleh penulis, saya, untuk satu, ingin menambah satu lagi. Pada tahun 2006, A.V. Markov dan A. Kulikov mencadangkan hipotesis "ujian imunologi" rakan perkahwinan (lihat Speciation adalah perkara peribadi untuk semua orang, "Elements", 15 Februari 2006). Adalah diketahui bahawa banyak haiwan cuba untuk memilih tidak terlalu dekat, tetapi tidak terlalu jauh saudara sebagai pasangan perkawinan untuk menghindari inbreeding dan hibridisasi jauh. Hipotesis Markov dan Kulikov didasarkan pada sebab mudah bahawa untuk ujian yang dikatakan pasangan tentang prinsip "organisma sendiri atau orang lain" banyak, itu akan sangat mudah untuk menggunakan cara berkuasa mereka untuk membezakan antara satu sama lain dan tahap biokimia seseorang – sistem kekebalan tubuh.Anda boleh menentukan tahap kekeluargaan pasangan, contohnya, dengan kekuatan tindak balas imunologi terhadap bauunya: semakin kuat, semakin rendah kemungkinan kekerabatan. Ini disahkan: sebagai contoh, dalam banyak vertebrata, organ bau seksual tertentu, organ vomeronasal, mengiktiraf protein kompleks histokompatibiliti utama, yang membentuk "bau peribadi" yang unik. Mengikut eksperimen, mamalia menerima maklumat terperinci mengenai aroma ini tentang saudara-saudara mereka, termasuk tahap kekeluargaan atau pertalian genetik mereka. Jika anda kembali ke lalat buah, lagu itu, tentu saja, juga membawa maklumat mengenai kedekatan genetik. Dan fakta bahawa ia boleh mencetuskan sistem imun berfungsi, pada pandangan saya, sebagai pengesahan yang meyakinkan mengenai hipotesis ujian imunologi. Perlu diperhatikan bahawa kini terdapat bukti yang bukan sahaja kimia, tetapi juga isyarat akustik boleh mencetuskan ujian ini.

Sumber: E. Immonen, M.G. Ritchie. Tanggapan genomik terhadap rangsangan lagu pacaran pada wanita Drosophila melanogaster // Prosiding Royal Society B. 2012. V. 279. No. 1732. ms. 1359-1365.

Varvara Vedenina


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: