家话

科普中国

科学家对蚂蚁大脑再编程可控制其觅食行为

导语:科学家用药物能够控制蚂蚁基因活跃性,甚至改变蚂蚁觅食行为,这项技术未来可用于其它动物,甚至用于控制人类。

腾讯科学讯 据国外媒体报道,目前,科学家一项最新研究表明 ,蚂蚁大脑完全可以“再编程”,在实验中他们成功地改变了蚂蚁的觅食行为。

美国科学家发现通过修改蚂蚁基因活跃性,能够改变木蚁的行为习性,这项发现暗示着未来可对其它动物实现行为再编程,甚至包括人类。为了对蚂蚁大脑再编程,美国宾夕法尼亚大学谢莉-伯杰(Shelley Berger)教授带领一支科学家小组聚焦于外遗传控制,无需永久改变DNA便实现基因开启与关闭。

他们发现操控基因控制层能够对蚂蚁进行再编程,改变它们的觅食行为。木蚁群是由两种工蚁组成:主蚁是体形较大强壮、大脑袋和结实下颚的大蚂蚁,它们能够移动较大的食物,保卫蚁巢免遭攻击;次蚁是体形较小、更擅长“策略”的小蚂蚁,它们急促地四处寻找食物,招募其它蚂蚁参加工作,小蚂蚁的数量是大蚂蚁的两倍。

之前研究小组表明,外遗传控制负责决定蚂蚁是主蚁还是次蚁,换句话讲,相同的基因负责开启两种类型的蚂蚁,但是一种附加等级的控制将决定它们如何形成主蚁还是次蚁。同时,研究表明次蚁大脑发育基因更加活跃。为了实现齐整性和保护性,细胞内DNA处于紧密包裹状态,DNA链盘绕在类似球体的组蛋白上,就像是电话线盘绕在手指,它紧密地包裹形成较大的蛋白质复合体。

通过对组蛋白添加乙酰(这一过程叫做乙酰化作用),将使它们分离开来,暴露出DNA链,允许基因更容易读取和转录。通过添加和移除这种化学物质,蚂蚁身体可以调控如何基因表达,尤其是提高或降低基因活跃性。研究人员发现这种类型的表观遗传修改可用于改变蚂蚁的行为能力。宾夕法尼亚大学生物学家丹尼尔-西莫拉(Daniel Simola)博士称,该结果表明蚂蚁和其它动物可实现行为展延性,通过表观遗传修改进行调控。

当研究小组对次蚁喂一种药物,它能够抑制组蛋白乙酰基的删除,例如:蚂蚁更加主动地搜寻食物。但当他们给蚂蚁喂另一种能够阻塞乙酰化作用的药物,使乙酰基不被添加,它们搜寻食物的活动性将大幅降低。对于体形较大的主蚁,这种抑制药物无法改变它们的觅食活动性,然而对未成年主蚁大脑注射一种抑制剂,其觅食活动性将达到类似次蚁的效果。目前,这项最新研究报告发表在近期出版的《科学》杂志上。(悠悠/编译)

结语

“科学为你解疑释惑”由中国科协、腾讯公司联合主办,旨在及时、准确、便捷为公众解答科学、科技疑问,破解谣言,扩大科普覆盖面,提升科普影响力,最终提高公民科学素养。

合作伙伴

    真诚欢迎各科普媒体、机构、专家和网友提出意见与建议! 编辑信箱:quarkqiao@tencent.com