真社會性昆蟲染色體相同發育方向不同的分子生物學機制是什麼?

時間 2021-05-31 00:47:14

1樓:小蝸牛

首先說明,具體的機制目前仍然是不清楚的。我們團隊也有做蜜蜂的級型分化方面的研究,拿蜜蜂來說,題主已經知道蜂王幼蟲和工蜂幼蟲的食物不同,那到底是不是由於食物(蜂王漿)引起的級型分化呢?最初有研究表明蜂王漿中的王漿主蛋白1是導致蜜蜂級型分化的營養因素,當時也得到了了業界大多數人的支援,但後來該結論被推翻。

除此之外,蜂王和工蜂幼蟲時期生活的空間也是不同的,蜂王幼蟲在王台中,工蜂幼蟲在巢脾中,工蜂幼蟲的生存空間遠小於蜂王幼蟲,那空間是不是導致蜜蜂級型分化的因素呢?至今還無定論。導致社會性昆蟲級型分化的生物學機制不是單一因素導致的,應該是乙個由營養和空間等因素導致的系統、連續的過程。

2樓:

居然問到了我博士期間的乙個專案相關的內容。由於我的工作主要在蜜蜂,黃蜂中,所以我用蜜蜂代替螞蟻。

首先,社會性昆蟲中的蜂後和工蜂不止染色體數目相同,他們的DNA也可以是完全一樣的。比如,在幼蟲發育的過程中,只需要持續的餵養蜂王漿就能發育成蜂後;而如果在發育過程中停止餵養蜂王漿,就會成長成蜂後。

既然DNA是一樣的,為什麼乙個人上人,乙個命比紙薄 (social caste, 昆蟲社會階級) 呢?答案必然是表觀遺傳

學界一開始就盯上了DNA甲基化。為什麼會認為甲基化造成了蜂後和工蜂的區別呢?很簡單,DNA的甲基化可以影響基因的表達,會不會是由於幼蟲攝入的營養不同,導致DNA不同的位點被甲基化,造成重要的基因表達量不同, 進而影響發育的命運呢?

在早期得到DNA甲基化資料的時候,人們發現經典的模式生物,果蠅,一種非社會昆蟲是沒有Methyl transferase 3 (DNMT3)的;與之對比,蜜蜂擁有DNMT3。然後學界繼續研究發現各種各樣的社會性生物中Queen和Worker的甲基化組都有一些『重要』的區別。於是十幾年來這個假說主導了學界。

可是,這個假說有很大的問題。2023年,我所在的生物資訊組幫助乙個合作的實驗室分析一種社會性「紙黃蜂」 甲基化實驗資料。 驚奇的是,我們幾乎沒有檢測到任何DNA位點被甲基化,而同時,另乙個組卻完全得出相反的結論

戲劇的一幕發生了,WGS以及接下來一系列實驗證明了這種社會性的昆蟲是沒有DNMT3的,也就是說,這種紙黃蜂在發育的過程中根本沒有機制可以甲基化DNA。同時我們組也意識到了其他組在做甲基化資料分析時非常「隨意」,可能將噪音最終解讀成了因果關係。同時我們也可以確定DNA甲基化不是造成 social caste 的唯一原因

我在2023年的一部分工作就是幫助老闆重新分析了所有已知的社會性昆蟲的甲基化組的資料。推翻了一些之前的結論。很遺憾我在這個專案進行的過程中就畢業了。

這個專案至今處於擱置的狀態中。且,由於顯而易見的原因,這個專案遭受的阻力較大。

很多實驗室也意識到這個問題,所以最近有些實驗室開始採集乙醯化組的資料。不過據我了解,現在並沒有足夠的資料支援乙醯化組和蜂後工蜂(social caste development)分化的關係 。

Correlation is not causation.

Genome, transcriptome and methylome sequencing of a primitively eusocial wasp reveal a greatly reduced DNA methylation system in a social insect

常染色體上的基因與性染色體上的基因有什麼關係?

一常染色體有些性決定相關的基因會在進化過程中挪窩到性染色體上。所以有幾個性染色體基因有常染色體的基因親戚。比如Y染色體上的DAZ基因,參與男性的精子生成,缺失掉會男性不育。就有乙個在人類3號常染色體上的DAZL的親戚。DAZL缺失也一樣影響生殖細胞分化和性腺發育形成。This gene is a m...

性染色體是怎麼演化的?

已登出 指出乙個無關緊要的點 鳥類不僅僅的恐龍的 後裔 鳥類就是一類恐龍。既然說到鳥類,那就只說鳥類好了,舉著乙個例子應該其他的也好理解了。這張圖來自2014年 Science 上的一篇文章 1 一開始是,沒有性染色體的,但有與性別有關的基因,比如DMRT1.可能由於一些原因,兩條染色體產生了不對稱...

表兄妹染色體相同的概率是多少?

Suez.張 如果你想問的是,你跟表兄有多少比例的基因是一樣的,我想應該是1 16。如果你想問的是生下的孩子有多大可能性患有遺傳病,那麼確實如StopCodon所述,假設奶奶是乙個嚴重的隱性遺傳病的攜帶者 這種可能性還是挺高的 那麼你倆生下的孩子患有嚴重遺傳病的概率是1 64。 張三 首先表示一下,...