表观遗传模型决定蜜蜂幼虫成为蚁后还是工�

伦敦玛丽女王大学和澳大利亚国立大学的科学家发现了蜜蜂早期发育中的营养变化如何导致成年人完全不同的特征的问题。

它在基因上与蜂王蜜几乎相同，但它作为幼虫被喂食不同的饮食。研究人员发现，基因组上特定的蛋白质模式在决定它们发育成哪种蛋白质模式方面起着重要作用。

这些被称为组蛋白的蛋白质充当控制幼虫如何发育的开关，而饮食决定了哪些开关被激活。他们发现蚁后发展更快，工人的发展道路从默认的蚁后发展计划中主动打开。

这种变化是由表观遗传学引起的——表观遗传学是一种存在于遗传信息“顶端”的动态指令，它编码并指导导致基因差异表达的事件程序和工蚁或蚁后的发育结果。

这项发表在《基因组研究》上的研究描述了第一个蜜蜂组蛋白模式的全基因组图谱，以及第一个具有不同生殖分裂的同性生殖器之间的图谱。

蜜蜂也是非常重要的传粉者，因此了解它们的分子生物学、它们如何发育以及调控它们的机制是至关重要的。

第一作者，来自伦敦玛丽女王大学的保罗赫德博士说，“个体幼虫成为工蚁或蚁后的能力是由于基因在特定饮食中开启或关闭的方式；这就决定了来自同一个基因组的不同结果。”

“我们证明了蚁后和工蚁有特定的组蛋白模式，即使它们的DNA是相同的。这些蛋白质控制着生物体遗传物质的结构和功能方面，并有能力确定基因组的哪一部分以及何时必须被激活以应对内部和外部刺激。”

组蛋白有小的化学标记或表观遗传修饰。通过允许访问DNA和基因，他们可以使它们不同于蛋白质，蛋白质没有不同的功能。这使得相同的DNA能够以不同的方式表达，因为它用不同的化学(表观遗传)标签包裹组蛋白。

来自澳大利亚国立大学的合著者Ryszard Maleszka教授补充说：“这项研究揭示的组蛋白修饰程度非常显著，超出了我们的预期。我们可以确定工蚁和蚁后基因组中重要差异的位置。”

表观遗传信息可以被环境因素改变，包括饮食。就蜜蜂而言，蜂王幼虫被喂食蜂王浆，这是一种可以改变发育指令的强大物质。

赫德博士说：“基因组被认为是一切可能的指南，但表观遗传学是阅读这些指令的方式。表观遗传学是关于解释的，当然有许多不同的方式来解释这些指令，何时以及对什么做出反应。”

作者发现，一些最重要的表观遗传差异发生在蜜蜂基因组的非基因区域。有史以来第一次确定了这些种姓特有的调控DNA区域，这些区域在制造女王或工人方面非常重要。

Maleszka教授说，“我们的研究结果很重要，因为蜜蜂和哺乳动物之间表观遗传工具包的高度相似性使这种熟悉的昆虫成为研究人类或其他哺乳动物无法解决的表观遗传调控复杂性的有价值的系统。”

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