Підрозділ екології та еволюції (Олександр Міхеєв) Групи OIST
Екологія та еволюція
Також перегляньте нашу лабораторну сторінку, щоб отримати дані, методи, блог та більш особистий контакт.
Наша головна мета - зрозуміти взаємодію між геномом та навколишнім середовищем. Ми скористалися чудовою інфраструктурою та щедрим фінансуванням, доступним в OIST, щоб дослідити, як аналітичні інструменти наступного покоління можуть бути використані для відповіді на широкий спектр основних питань екології та еволюції. Оскільки технологічний прогрес зрівняв умови гри, зменшуючи диспропорції аналізів, що можливі для модельних та немодельних систем, ми особливо зацікавлені у роботі з незвичайними організмами, унікальна біологія яких, як видається, найбільше підходить для відповідних питань. Наші великі дослідницькі проекти в даний час зосереджені на розумінні (а) генетичних механізмів, що беруть участь у визначенні касти соціальних комах, (б) вивченні генетичних наслідків коеволюційних взаємодій між симбіонами, (в) розумінні взаємодії часу, географії та структури геноміки . Ми також зацікавлені в розробці нових інструментів послідовності наступного покоління для полегшення наших досліджень.
Генетичні механізми кастової диференціації у соціальних комах
Життя на Землі зазнало декількох основних успіхів у біологічній складності. Першим і найважливішим розвитком було походження організму з одиничних клітин. У всіх багатоклітинних організмах одні клітини відмовляються від розмноження, виступаючи в ролі засобу для збереження інших. Організми можуть утворювати суспільства, як правило, досить гнучкі справи, що складаються з непов'язаних людей. Однак деякі суспільства перетворилися на «суперорганізми», де певні особи відмовляються від репродуктивних прав на користь кількох репродуктивів. Хоча багатоклітинність еволюціонувала лише один раз за всю історію життя, евсоціальність неодноразово еволюціонувала у багатьох родах безхребетних та навіть у ссавців. Еусоціальні організми, такі як мурахи, бджоли та оси, є домінуючими компонентами майже кожної екосистеми. Їх успіх безпосередньо обумовлений їх соціальною поведінкою.
В окремих клітинах організму існує безліч механізмів контролю, які змушують їх співпрацювати. Природний відбір, який є недалекозорим, може відбирати клітини, які розмножуються за рахунок своїх добре вихованих сусідів і можуть призвести до таких захворювань, як рак. Отже, багато досліджень було присвячено розумінню механізмів контролю проліферації клітин. Так само існують механізми регулювання функціонування надорганізмів. Ті самі види конфліктів, які можуть спричинити рак, можуть також призвести до еволюції відхиленої соціальної поведінки, наприклад, паразитування та навіть дивніші явища. Однак ми все ще знаємо порівняно мало про генетичні основи евсоціальної поведінки.
Зокрема, ми зацікавлені в дослідженні генетичних основ касти у мурах. Ми також зацікавлені у використанні еволюційних біпродуктів кастових систем для вирішення більш загальних питань.
Використання визначення генетичної касти (GCD) для розуміння перемикача, що контролює диференціацію ферзя-робітника
Хоча щойно відкладене яйце може перерости або в королеву, або в працівника більшості соціальних комах, у деяких видів цей процес знаходиться під генетичним контролем. GCD дозволяє нам потенційно визначати долю розвитку людини з самого початку життя. У співпраці з Крісом Смітом ми використовуємо червону мурашку-комбайна, щоб відстежувати зміни експресії генів у особин, призначених для маток та робітників, від ранніх стадій личинок до дорослого віку, щоб зрозуміти розвиток транскрипційних мереж королеви та робочих. Ми також працюємо з двома іншими видами (Wasmannia auropunctata та Vollenhovia emeryii), щоб спробувати ідентифікувати гени, що беруть участь у GCD.
Королева робоча диференціація в Diacamma
На відміну від більшості мурах, у Діакамми немає справжніх маток, а швидше репродуктивних працівників, яких називають ігровими воротами. Будь-який працівник може стати геймергейтом після виходу з лялечки як особини, що перебувають у мозку. У гніздах, де вже є геймергейт, цього мовця мураха атакують і калічать, стаючи стерильним працівником. Коли геймергейт відсутній, мозоль може стати новим геймергейтом. Ця система піддається різним експериментальним маніпуляціям, і в даний час ми вивчаємо експресію генних змін, пов’язану з кастовою диференціацією мозолем. Цей мураха живе на Окінаві та пропонує великий потенціал для місцевих польових робіт. Ми робимо цю роботу у співпраці з Ясуказу Окадою.