真社会性昆虫染色体相同发育方向不同的分子生物学机制是什么

2019-12-09 23:52:11

居然问到了我博士期间的一个项目相关的内容。由于我的工作主要在蜜蜂,黄蜂中,所以我用蜜蜂代替蚂蚁。首先,社会性昆虫中的蜂后和工蜂不止染色体数目相同,他们的DNA也可以是完全一样的。比如,在幼虫发育的过程中,只需要持续的喂养蜂王浆就能发育成蜂后;而如果在发育过程中停止喂养蜂王浆,就会成长成蜂后。既然DNA是一样的,为什么一个人上人,一个命比纸薄(socialcaste,昆虫社会阶级)呢?答案必然是表观遗传。学界一开始就盯上了DNA甲基化。为什么会认为甲基化造成了蜂后和工蜂的区别呢?很简单,DNA的甲基化可以影响基因的表达,会不会是由于幼虫摄入的营养不同,导致DNA不同的位点被甲基化,造成重要的基因表达量不同,进而影响发育的命运呢?在早期得到DNA甲基化数据的时候,人们发现经典的模式生物,果蝇,一种非社会昆虫是没有Methyltransferase3(DNMT3)的;与之对比,蜜蜂拥有DNMT3。然后学界继续研究发现各种各样的社会性生物中Queen和Worker的甲基化组都有一些『重要』的区别。于是十几年来这个假说主导了学界。可是,这个假说有很大的问题。2016年,我所在的生物信息组帮助一个合作的实验室分析一种社会性「纸黄蜂」甲基化实验数据。惊奇的是,我们几乎没有检测到任何DNA位点被甲基化,而同时,另一个组却完全得出相反的结论。戏剧的一幕发生了,WGS以及接下来一系列实验证明了这种社会性的昆虫是没有DNMT3的,也就是说,这种纸黄蜂在发育的过程中根本没有机制可以甲基化DNA。同时我们组也意识到了其他组在做甲基化数据分析时非常「随意」,可能将噪音最终解读成了因果关系。同时我们也可以确定DNA甲基化不是造成socialcaste的唯一原因。我在2017年的一部分工作就是帮助老板重新分析了所有已知的社会性昆虫的甲基化组的数据。推翻了一些之前的结论。很遗憾我在这个项目进行的过程中就毕业了。这个项目至今处于搁置的状态中。且,由于显而易见的原因,这个项目遭受的阻力较大。很多实验室也意识到这个问题,所以最近有些实验室开始采集乙酰化组的数据。不过据我了解,现在并没有足够的数据支持乙酰化组和蜂后工蜂(socialcastedevelopment)分化的关系。Correlationisnotcausation.Genome,transcriptomeandmethylomesequencingofaprimitivelyeusocialwasprevealagreatlyreducedDNAmethylationsysteminasocialinsect

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