বিজ্ঞানীরা মস্তিষ্কের অণু ব্যবহার করে পিঁপড়ের আচরণ পুনরায় প্রোগ্রাম করুন

মধ্যে আত্তা সেফালোটেসবা লিফকাটার পিঁপড়াগুলি, প্রতিটি ভূমিকা মোর্ফোলজিতে প্রাক-লিখিত হয়, ম্যান্ডিবল (চোয়াল) এর বক্ররেখা থেকে শুরু করে শরীরের আকার পর্যন্ত, শ্রমের একটি সুনির্দিষ্ট বিভাজন স্ক্রিপ্ট করে। হাল্কিং মেজর পিঁপড়াগুলি সেন্টিনেল হিসাবে কাজ করে, দরজা টহল দেয় এবং অনুপ্রবেশকারীদের প্রত্যাখ্যান করে; নিম্বল নাবালিকাদের, কলোনী রক্ষক এবং তত্ত্বাবধায়কদের জন্য কিছুটা আরও কম ক্ষুদ্র মিডিয়া পিঁপড়া ফসল পাতার কনফেটি ফসল কাটা; এবং, ক্ষুদ্রতম স্তরে, পিন আকারের মিনিমা পিঁপড়া বর ছত্রাক উদ্যানগুলি এবং ব্রুডকে ক্র্যাডল করে।

এখন, পেনসিলভেনিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের শেলি বার্গারের নেতৃত্বে গবেষকরা লিফকাটারের জেনেটিক কোডের মূল উপাদানগুলি প্রকাশ করেছেন, দুটি সিগন্যালিং অণুগুলিকে পিনপয়েন্ট করে যা পিঁপড়ির ডিউটি ​​পুনরায় প্রোগ্রামে ডায়াল করা যায় বা নীচে যেতে পারে। মিডিয়া পিঁপড়ায় উন্নীত ক্রাস্টাসিয়ান কার্ডিও্যাকটিভ পেপটাইড (সিসিএপি), পাতা-সংগ্রহের কাজগুলি প্রচার করে এবং অন্যান্য সাবকাস্টগুলিতে অনুরূপ আচরণকে প্ররোচিত করতে পারে। নিউরোপারসিন-এ (এনপিএ), মেজরগুলিতে প্রচুর পরিমাণে ব্রুড কেয়ারকে দমন করে এবং প্রতিরক্ষামূলক টহলগুলির সাথে যুক্ত হয়, পর্যায়ক্রমে এনপিএর স্তরগুলি হ্রাস করে যত্নশীল আচরণকে অনুরোধ করে।

তাদের অনুসন্ধানের প্রতিবেদন সেলগবেষকরাও একটি আকর্ষণীয় সমান্তরাল উন্মোচিত করেছেন: জিন-এক্সপ্রেশন নিদর্শনগুলি যা লিফকাটার পিঁপড়ায় শ্রম বিভাগকে পরিচালনা করে তা ইউসোসিয়াল নগ্ন তিল-রটস-স্তন্যপায়ী প্রাণীরা যা একইভাবে সমবায় ব্রুড কেয়ার মেনে চলে-600 মিলিয়ন বছরেরও বেশি সময় ধরে একটি কনভারজেন্ট মলিকুলার মেকানিজমকে ইঙ্গিত করে।

“নগ্ন মোল-রাট স্তন্যপায়ী প্রাণীর তুলনায় নার্স এবং পিঁপড়ার ফোরগারদের মধ্যে জিন নিয়ন্ত্রণের আপাত মিলটি দেখে আমরা অবাক হয়েছি-এটি অপ্রত্যাশিত ছিল,” বার্গার দ্য ড্যানিয়েল এস ওচ পেন নলেজ বিশ্ববিদ্যালয়ের অধ্যাপককে স্কুল অফ আর্টস অ্যান্ড সায়েন্সেস এবং পেরেলম্যান স্কুল অফ মেডিসিনের অ্যাপয়েন্টমেন্টের সাথে সংহত করেছেন। “পিঁপড়াদের মধ্যে আমাদের ফলাফলগুলি কীভাবে একক নিউরোপেপটাইডগুলি নাটকীয়ভাবে আচরণকে পরিবর্তন করতে পারে তা আরও শক্তিশালী করে, যা মানব সামাজিক আচরণের ক্ষেত্রে প্রযোজ্য হতে পারে – যদিও অবশ্যই মানুষ আরও জটিল।”

ছুতার থেকে লিফকাটার পর্যন্ত

কার্পেন্টার পিঁপড়াদের উপর পূর্ববর্তী গবেষণার উপর ভিত্তি করে, যার দুটি ভূমিকা নিয়ে গঠিত একই রকম তবে সহজ সামাজিক সংগঠন রয়েছে-ফোরগার এবং সৈনিক-এই নীতিগুলি কীভাবে প্রধান, মিডিয়া, নাবালিক, নাবালিক, নাবালিক, নাবালিক, নাবালিক, নাবালিক, নাবালিক, নাবালিকা এবং ন্যূনতমের আরও উপ-চারটি সাবস্কাস্ট কাঠামোকে কীভাবে মাপা যায় তা অন্বেষণ করতে লিফকাটারে বিভিন্ন বিভিন্ন নিউরোপেপটিডগুলি তদন্ত করেছিল।

গবেষকরা 3 ডি-প্রিন্টেড আচরণগত চেম্বার তৈরি করেছিলেন যা তাদের পিঁপড়াগুলি কীভাবে পাতা, ব্রুড বা ছত্রাকের সাথে ইন্টারঅ্যাক্ট করে তা নিরীক্ষণের অনুমতি দেয়। এই চেম্বারগুলি ভিডিও বিশ্লেষণের মাধ্যমে আচরণের ট্র্যাকিং এবং পরিমাপকে সক্ষম করেছে, এটি প্রমাণ করে যে কীভাবে পিঁপড়াদের সিসিএপি এবং এনপিএ স্তরগুলিকে তাদের নির্ধারিত কার্যগুলিতে নাটকীয় এবং পুনরুত্পাদনযোগ্য শিফটকে প্ররোচিত করে।

“সাধারণভাবে বলতে গেলে, নির্দিষ্ট বর্ণের মধ্যে নির্দিষ্ট নিউরোপেপটিডগুলি আরও প্রচুর পরিমাণে রয়েছে, তাই আমরা প্রতিটি বর্ণের মস্তিষ্কে নিউরোপেপটিডের স্তরগুলি দেখেছি,” বার্গার ল্যাবটিতে রচেস্টার বিশ্ববিদ্যালয়ের সহকারী অধ্যাপক কার্ল গ্লাস্টাড ব্যাখ্যা করেছেন। “মেজরগুলিতে, নিউরোপেপটিড যা লিফকাটারের আচরণকে নির্দেশ করে এবং নার্সিং বন্ধ করে দেয় এমন নিউরোপেপটাইড বেশি, তাই আমরা যদি পূর্বেরটি বাড়িয়ে তুলি তবে এটি লিফকাটারের আচরণের দিকে পরিচালিত করে এবং যদি আমরা পরবর্তীটি হ্রাস করি তবে এটি ব্রুডের নার্সিং এবং ক্যারেটেকিংয়ের দিকে পরিচালিত করে।”

গ্লাস্টাড যোগ করেছেন যে এই নিউরোপেপটিডস, একবার তাদের ম্যাচিং রিসেপ্টরগুলির সাথে আবদ্ধ হয়ে একটি জটিল সংকেত ক্যাসকেড স্পার্ক করে যা জিন নেটওয়ার্কগুলির মাধ্যমে ছড়িয়ে পড়ে, যেমন আণবিক রুবে গোল্ডবার্গ মেশিনের মতো, যা পিঁপড়াকে একটি বিশেষায়িত টাস্ক থেকে অন্যটিতে স্থানান্তরিত করে।

রাজ্য জুড়ে আণবিক প্রক্রিয়া

এই আচরণগত স্ক্রিপ্টের বিবর্তনীয় গভীরতা এবং এর প্রভাবগুলি আরও অন্বেষণ করতে, দলটি নগ্ন তিল-রটসকে একটি দূরবর্তী বিবর্তনীয় চাচাত ভাইকে তদন্ত করেছিল যার ভূগর্ভস্থ উপনিবেশগুলি পাতার কাটার বাসাগুলির বর্ণের মতো সম্প্রীতি প্রতিধ্বনিত করে।

“প্রথমে, আমি ভেবেছিলাম নগ্ন মোল-রটসকে অন্তর্ভুক্ত করা কিছুটা বুন্ডোগল বলে মনে হয়েছিল,” গ্লাস্টাড হেসে। “তবে আমরা আবিষ্কার করে অবাক হয়েছি যে এই দুটি প্রজাতির মস্তিষ্কের মধ্যে এই ধরণের চারণ এবং তত্ত্বাবধায়ক বর্ণের আণবিক নিয়ন্ত্রণে আসলে অনেক মিল রয়েছে।”

পিঁপড়াদের মধ্যে পাওয়া এনপিএর মতো সঠিক নিউরোপেপটিডের অভাব থাকা সত্ত্বেও, গবেষকরা অনুমান করেছিলেন যে এই পেপটাইডগুলি এখনও কিছু নির্দিষ্ট, আরও সংরক্ষিত রিসেপ্টরগুলির প্রতিশ্রুতিগুলির কারণে উভয় প্রজাতির সাধারণ প্রাচীন, সংরক্ষিত পথগুলিকে সক্রিয় করতে পারে।

গ্লাস্টাড ব্যাখ্যা করেছেন, “যখন আমরা এই আকর্ষণীয় নিউরোপেপটিড ফলাফলগুলি দেখেছি, আমরা এই ধারণাটি অনুসরণ করেছিলাম যে সম্ভবত এই নিউরোপেপটাইড কিছু সংরক্ষিত জিনের পথগুলিতে প্লাগ করছে যা স্বতন্ত্র আচরণগুলি পরিচালনা করতে এই খুব আলাদা প্রাণীর মধ্যে রূপান্তরিতভাবে বিকশিত হয়েছিল,” গ্লাস্টাড ব্যাখ্যা করেছেন। “এবং উল্লেখযোগ্যভাবে, আমরা যথেষ্ট পরিমাণে ওভারল্যাপ পেয়েছি-এটি যথেষ্ট যে পিঁপড়া নিউরোপেপটাইড এমনকি নগ্ন তিল-র্যাট মস্তিষ্কে অন্তঃসত্ত্বা রিসেপ্টরগুলি সক্রিয় করতে পারে। আবিষ্কার করে যে অপ্রত্যাশিত রূপান্তরটি অবিশ্বাস্যভাবে শীতল এবং স্পষ্টতই, ভাগ্যবান ছিল।”

ইনসুলিন নিয়ন্ত্রক পথগুলির জন্য একটি অভিনব ভূমিকা?

অনুসন্ধানগুলি ইনসুলিন নিয়ন্ত্রণের পথগুলিতে আকর্ষণীয় সংযোগগুলিও প্রকাশ করে, যা চিনি বিপাকের ক্ষেত্রে তাদের গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকার জন্য পরিচিত।

বিশেষত, আইএলপি 1 এর মতো ইনসুলিনের মতো পেপটাইডগুলি এনপিএর পাশাপাশি বিশিষ্টভাবে প্রকাশ করা হয়েছিল, যা আচরণগত নিয়ন্ত্রণে নিউরোপেপটাইড সিগন্যালিং এবং ইনসুলিন পথগুলির মধ্যে পূর্বে অপ্রচলিত ইন্টারপ্লে পরামর্শ দেয়।

“মূলত আবিষ্কার করে যে ইনসুলিন এবং মাতৃসত্তা তত্ত্বাবধানের আচরণের মধ্যে এই লিঙ্কটি রয়েছে, উভয়ই নগ্ন মোল-রটস এবং তারপরে লিফকাটার পিঁপড়াদের সাথেও, আমরা অনুমান করি যে ইনসুলিন নিয়ন্ত্রণে ব্যাধিগুলি কীভাবে এই আচরণগুলিকে প্রভাবিত করতে পারে তার সম্ভাব্যভাবে দেখার জন্য এটি দরজা খুলতে পারে,” প্রথম লেখক ম্যাক্সেক্সাম ফিয়েরিটি বলেছেন।

“এই সংযোগটি কীভাবে ইনসুলিন স্তন্যপায়ী প্রাণীদের মধ্যে যত্নশীল আচরণগুলি নিয়ন্ত্রণ করতে পারে তা গবেষণার জন্য নতুন উপায় শুরু করে, সম্ভাব্য এমনকি মানুষও,” ফিওরিটি বলেছেন, ডায়াবেটিসের মতো ইনসুলিন প্রতিরোধের ব্যাধিগুলি মাতৃ মানসিক স্বাস্থ্য এবং পরবর্তী পার্টাম ডিপ্রেশনকে প্রভাবিত করতে পারে।

আজীবন প্লাস্টিকের প্রসারিত

সামনের দিকে তাকিয়ে, বার্গারের দলটি জৈবিক প্লাস্টিকের অধ্যবসায় অন্বেষণ করতে আগ্রহী কারণ এটি আচরণের সাথে সম্পর্কিত। তারা তাদের কাজকে দেরী জীবন পুনরুজ্জীবন এবং জীবনকাল প্লাস্টিকের দিকে প্রসারিত করতে আগ্রহী কারণ প্রজননকারী পিঁপড়া কুইনগুলি পুনরুত্পাদন করে না এমন শ্রমিকদের চেয়ে অনেক বেশি সময় বেঁচে থাকে।

বার্গার বিশ্বাস করেন যে এপিগনেটিক্স, অন্তর্নিহিত ডিএনএ পরিবর্তন না করে কীভাবে জিনের ক্রিয়াকলাপ চালু বা বন্ধ করা যায় তার অধ্যয়ন, কেবল আচরণগত প্লাস্টিকতাই নয়, জীবনকাল প্লাস্টিকতাও বোঝার শক্তিশালী উপায় সরবরাহ করে।

তিনি বলেন, “পুনঃপ্রক্রমন্ড আচরণ কতক্ষণ ধরে রয়েছে এবং দীর্ঘকালীন রানীদের জন্য পথগুলি কী তা নিয়ে আমরা সত্যিই আগ্রহী।” “আমি মনে করি উভয় ঘটনা স্তন্যপায়ী এবং মানব জীববিজ্ঞানের প্রতি প্রচুর আগ্রহের বিষয়-আমরা তদন্ত করছি এমন আচরণ এবং জীবনকালের প্লাস্টিকের দীর্ঘমেয়াদী প্রভাব।”

আজীবন প্লাস্টিকের উপর ভবিষ্যতের গবেষণার বিষয়ে কথা বলতে গিয়ে ফিওরিটি নোট করেছেন যে ল্যাবের অন্যান্য পিঁপড়ের প্রজাতির মধ্যে একটিতে আশ্চর্যজনক জীবনকাল প্লাস্টিকতা রয়েছে, “যেখানে কেবলমাত্র বিভিন্ন আচরণের পরিবর্তে তারা একটি স্বল্পস্থায়ী কর্মী বনাম দীর্ঘকালীন রানির মধ্যেও স্যুইচ করতে পারে।”

“আমাদের কাছে নগ্ন মোল-রটের সাথে পিঁপড়ের আচরণের মডেলের এই তুলনা রয়েছে এবং আমরা পিঁপড়া এবং নগ্ন তিল-রটের মধ্যেও আজীবন প্লাস্টিকতা বুঝতে পারছি কিনা তা দেখতে আগ্রহী,” ফিওরিটি বলেছেন।

কী টেকওয়েস

• পেনের নেতৃত্বে গবেষকরা স্কুল অফ আর্টস অ্যান্ড সায়েন্সেসের নলেজ প্রফেসরকে সংহত করেছেন এবং পেরেলম্যান স্কুল অফ মেডিসিন শেলি বার্গার লিফকাটার পিঁপড়া এবং নগ্ন তিল-রটসের মতো সাম্প্রদায়িক বাসিন্দা জীবগুলি কীভাবে তাদের সমাজের মধ্যে বিভক্ত শ্রমকে বিভক্ত করে তার জিনগত ভিত্তি অনুসন্ধান করে
• তারা আবিষ্কার করেছে যে কয়েক মিলিয়ন বছর পূর্বে পথের পথগুলি প্রাণীজগতগুলিতে সংরক্ষণ করা হয়
• তাদের অনুসন্ধানগুলি জটিল সামাজিক আচরণের উত্স এবং নির্ধারিত ভূমিকার নিউরোপ্লাস্টিটিটি সম্পর্কে মৌলিক অন্তর্দৃষ্টি সরবরাহ করে

শেলি বার্গার হলেন পেন আর্টস অ্যান্ড সায়েন্সেসের পেরেলম্যান স্কুল অফ মেডিসিন অ্যান্ড বায়োলজির সেল অ্যান্ড ডেভেলপমেন্টাল বায়োলজি বিভাগের ড্যানিয়েল এস ওচ বিশ্ববিদ্যালয়ের অধ্যাপক এবং দ্য ডিরেক্টর অফ দ্য ডিরেক্টর পেন এপিগনেটিক্স ইনস্টিটিউট।

কার্ল গ্লাস্টাদ রচেস্টার বিশ্ববিদ্যালয়ের জীববিজ্ঞানের সহকারী অধ্যাপক এবং বার্জার ল্যাবের প্রাক্তন পোস্টডক্টোরাল গবেষক।

ম্যাক্সেক্সাম ফিওরিটি একজন পিএইচডি। পেন মেডিসিনের প্রার্থী এবং বার্জার ল্যাবের একজন গবেষক।

অন্যান্য লেখকদের মধ্যে রয়েছে মাইকেল বি। গিলবার্ট, মাতান সোরেক, টের্নি স্কার্প, ফ্রেডি এস পুরেনেল, ড্যানিয়েল জু, জোশুয়া বায়েজা, রিচার্ড লাউমন, বালিন্ট জেড ক্যাকসোহ, এবং পেন্টের পেরেলম্যান স্কুল অফ মেডিসিনের রবার্তো বোনাসিও; টালাস বায়োসায়েন্সের লিন্ডসে কে। পিনো; আনাতোলি কোরিওটকভ, আলী বিয়াশাদ, আন্দ্রেই সেলুয়ানভ এবং রচেস্টার বিশ্ববিদ্যালয়ের ভেরা গর্বুনোভা; আনাস্তাসিয়া ফিলিপ্প্প্পা এবং ম্যাকেনজি ডব্লিউ এবং ওয়াশিংটন বিশ্ববিদ্যালয় স্কুল অফ মেডিসিনের বেঞ্জামিন এ গার্সিয়া।

এই কাজটি জাতীয় স্বাস্থ্য ইনস্টিটিউটস দ্বারা সমর্থিত ছিল (ফেলোশিপস এফ 32 জিএম 120933 এবং এফ 31AG072777777777777777777777-03; এনআইএ আর 01 এজি 055570, এজি 047200, এবং এনআইএমএইচ আর 01 এমএইচ 131861); জুকারম্যান স্টেম লিডারশিপ পোস্ট-ডক্টরাল প্রোগ্রাম এবং হিউম্যান ফ্রন্টিয়ার সায়েন্স প্রোগ্রাম।