I bikupan, individer bin specialiserade roller i ett mycket organiserat samhälle. Bin kan ta på sig olika uppgifter, som att söka föda, ta hand om ungar eller försvara bikupan, beroende på deras ålder och kolonins behov. Denna mångfald av beteende spelar avgörande roll för att bibehålla en effektiv funktion hos kupan.
Epigenetiska modifieringar, som är kemiska förändringar av DNA som påverkar genuttryck utan att förändra DNA-sekvensen, har dykt upp som potentiella mekanismer för att reglera beteende. Den specifika rollen av epigenetiska märken i socialt beteende har dock förblivit dåligt förstådd.
För att komma till rätta med denna klyfta undersökte forskare, ledda av Dr. Margaret Couvillon och Dr. Gro V Amdam, hjärnvävnader från honungsbin som utför distinkta arbetsfoderare och sjuksköterskor, och analyserade deras epigenetiska landskap.
Teamet fokuserade på en specifik typ av epigenetisk markering som kallas DNA-metylering, vilket innebär kemiska modifieringar av DNA-molekylen. DNA-metylering kan slå på eller stänga av genen, vilket påverkar genuttryck och cellulär funktion.
Påfallande nog fann forskarna att nivåerna av DNA-metylering vid vissa genpromotorer var signifikant olika hos födosökare och sjuksköterskor. Dessa olika metyleringsmönster indikerade att genuttrycket reglerades på ett uppgiftsspecifikt sätt.
Ytterligare undersökningar visade att dessa epigenetiska förändringar inte var permanenta utan snarare reversibla. När sjuksköterskor experimentellt inducerades att bli födosökare, ändrades deras metyleringsmönster för att matcha födosökarnas. Omvänt, när födosökare tvingades anta sjuksköterskeroller, förändrades deras metyleringsprofiler till att likna sjuksköterskans.
Fynden antydde starkt att reversibel DNA-metylering är involverad i att reglera beteendeövergångarna när individer skiftar från en uppgift till en annan i bisamhället.
Forskarna grävde djupare in i mekanismerna bakom dessa epigenetiska modifieringar och upptäckte att hjärnregioner associerade med kognition visade särskilt höga nivåer av enzymet som är ansvarigt för DNA-metylering.
Detta fynd lyfte fram hjärnans viktiga roll för att kontrollera den epigenetiska regleringen av beteende.
Sammantaget avslöjade studien inte bara den molekylära kopplingen mellan epigenetiska märken och beteendemönster hos sociala bin utan antydde också potentiella vägar att miljösignaler och social interaktion kan utlösa epigenetiska förändringar.
Denna forskning utökar vår förståelse av de molekylära mekanismer som styr sociala beteenden hos bin och potentiellt hos andra sociala insekter. Epigenetic kan erbjuda en ny väg för undersökning av evolutionsbiologer, psykologer och neuroforskare som studerar de komplexa beteendemönster som observerats över hela djurriket.
