Bendruomenėse gyvenantys vabzdžiai, tokie kaip skruzdėlės ir bitės, klesti dėl kastų sistemos (kolonijos nariai tiksliai pasidalina pareigomis). Daugelyje tokių bendruomenių, manoma, aplinka turi įtakos tam, kuo virsta vikšras - karaliene ar bevaise darbininke, teigia evoliucijos, ekologijos ir organizmų biologijos profesorius Steve Rissing iš Ohajo universiteto.
Tačiau atlikę naują tyrimą Steve Rissing ir jo kolegos atrado keletą genetiškai neįprastų derliaus nuėmėjų skruzdžių kolonijų, kurios nesilaiko tradicinių kastų vystymosi taisyklių. Jie nustatė, kad genai, o ne aplinka lemia skruzdės vystymąsi ir jos vėliau kolonijoje atliekamą vaidmenį.
Tipinė kastų sistema ir nustatyti neatitikimai
Tipiškoje skruzdžių kolonijoje yra viena karalienė ir, derliaus nuėmėjų skruzdžių atveju, šimtų ar tūkstančių nevaisintų darbininkių (darbininkės visada yra moteriškos lyties ir paprastai nevaisintos. Skruzdės kariai yra didesnės darbininkių kopijos). Karalienės gyvenimas tęsiasi apie 20 - 30 metų ir per tą laikotarpį ji padeda daugiausiai darbininkių kiaušinėlių. Vyriškos lyties skruzdės, kurios išsirita iš neapvaisintų kiaušinėlių, paprastai atlieka vieną funkciją - poruojasi su karaliene.
Derliaus nuėmėjų skruzdžių kolonijos, kurios buvo stebėtos šio tyrimo metu, yra viena iš didžiausių vabzdžių bendruomenių JAV vakaruose. Jų arealai siekia šimtus mylių, o lizdai tokie dideli, kad juos galima pamatyti iš lėktuvų.
Neįprasti pastebėjimai gamtoje
Mokslininkai pastebėjo, kad kai kuriose vietose (daugiausia pietryčių Arizonoje ir Naujajame Meksike) kai kurie derliaus suėmėjų skruzdžių patinėliai atrodė kitaip. Taigi, buvo surinkta keletas porų karalienių ir patinėlių, kuriems vėliau laboratorijoje buvo atlikti genetiniai tyrimai. Rezultatai buvo stebinantys. Kai kurių skruzdžių DNR buvo neįprastas, netikėtas mokslininkams.
Taip pat skaitykite: Socialinis darbas Lietuvoje
Genetinės linijos H1 ir H2: hibridinės darbininkės
Atrodo, kad karalienės šiose kolonijose poruojasi su patinėliais iš dviejų skirtingų genetinių linijų. Poruojantis tos pačios linijos karalienei ir patinėliui, paprastai gimdavo vaisinga patelė (nauja karalienė). Tačiau poruojantis karalienei ir patinėliui iš skirtingų genetinių linijų, gimdavo nevaisinga darbininkė. Šis reprodukcinis elgesys mokslininkams panašiose bendruomenėse buvo labai netikėtas.
Anksčiau mokslininkai buvo įsitikinę, kad jei kolonijai reikia darbininkių, tai ir nulemia naujų skruzdžių vaidmenį, o genetinė informacija nieko nereiškia, tačiau šis tyrimas įrodė, kad yra ne taip. Šios derliaus suėmėjos skruzdės priklausė dviem genetinėms linijoms, kurias mokslininkai sąlyginai pavadino H1 ir H2. Abiejų linijų karalienės buvo poruojamos su H1 arba H2 linijos patinėliu.
Visos tyrime stebėtos karalienės padėdavo apie 60 apvaisintų kiaušinėlių, bet tik 0,3 procentų kiaušinėlių buvo apvaisinti tos pačios linijos patinėlio sperma ir išsivystydavo iki suaugusio amžiaus. Karalienė šias vaisingas pateles, kurios genetiškai pačios buvo karalienės, išaugindavo kaip darbininkes, nors mokslininkai pastebėjo, kad šios skruzdėms būdavo sunku atlikti savo darbą. Tuo tarpu 87 procentai skirtingų linijų skruzdžių tapdavo geromis darbininkėmis.
Genetika prieš aplinką: ką tai reiškia?
Todėl mokslininkų teigimu, karalienė turi poruotis su keliais patinėliais. Mokslininkų manymu, karalienės greičiausiai gali atskirti, kuriai linijai priklauso patinėlis. Be to, jie atkreipė dėmesį į tai, kad skirtingų linijų patinėliai buvo skirtingų spalvų. Gamtoje, karalienės gali pasinaudoti šia informacija, kad galėtų įsitikinti, jog turi pakankamai kiekvienos linijos patinėlių spermos, nes tai garantuoja sėkmingą kolonijos vystymąsi.
Įdomu tai, kad patinėliai greičiausiai negali atskirti patelių. Mokslininkai tai galėjo padaryti tik naudodamiesi šiuolaikine molekuline laboratorijos technika. Jeigu patinėliai galėtų suvokti skirtumus, tai galėtų reikšti kolonijos pabaigą, nes galbūt jie norėtų poruotis su tos pačios linijos karaliene. Teoriškai, patinėlis nori, kad jo genai išliktų. Jeigu jis poruojasi su kitos linijos karaliene, jo genai miršta kartu su darbininke skruzde, kuri gimsta iš jo sperma apvaisinto kiaušinėlio.
Taip pat skaitykite: "Senatvės kvapas": priežastys ir sprendimai
Mokslininkai nusprendė, kad kolonijos išgyvenimas priklauso nuo dviejų genetinių linijų egzistavimo. Hibridinių darbininkių kasta jungia dvi visais kitais atžvilgiais nepriklausomas H1 ir H2 genų populiacijas.
Genetinės atradimo reikšmė socialinio elgesio tyrimams
Šis atradimas keičia kai kurias pagrindines mokslininkų sukurtas teorijas apie vabzdžius. Mokslininkai tikėjosi rasti tą pačią DNR grandinę visuose vienos kolonijos individuose, tačiau atradus dvi atskiras genų linijas ir hibridines darbininkes tapo akivaizdu, kad genotipas gali tiesiogiai nulemti individo rolę kolonijoje.
Toks genetikos vaidmens įrodymas turi platesnių pasekmių evoliucijos ir ekologijos studijose: genų pernaša, hibridizacija ir genetinės struktūros įvairovė gali veikti kaip strategijos kolonijų išlikimui ir prisitaikymui prie aplinkos sąlygų.
Molekuliniai metodai ir genetinių linijų nustatymas
Buvo surinkta keletas porų karalienių ir patinėlių, kuriems vėliau laboratorijoje buvo atlikti genetiniai tyrimai. Mokslininkai tai galėjo padaryti tik naudodamiesi šiuolaikine molekuline laboratorijos technika.
Paralelės su žmogaus ir augalų genų redagavimu
Genų pernaša yra mokslininkams gerai žinomas fenomenas: „Mes esame simbiotiniai organizmai - žmogaus organizme gyvena daugiau mikroorganizmų ląstelių, nei yra mūsų nuosavų. Skaičiuojama, kad jų gali būti net iki dešimt kartų daugiau. Pasak profesoriaus, placentiniai gyvūnai atsirado dėl to, kad virusinės kilmės baltymas sintomicinas buvo pritaikytas placentinių gyvūnų protėviuose ir tokiu būdu atsirado placenta. „Dėl placentos susiformavimo mes esame dėkingi virusinės kilmės baltymui. Tai įrodytas ir evoliucijoje atsekamas faktas. Viruso genetinė medžiaga buvo priimta jo šeimininko genome ir iš to atsirado placentiniai, kuriems priklauso ir žmonės. Gal tai ir kraštutinis pavyzdys, bet genetinės medžiagos migravimas iš vieno organizmo į kitą yra faktas“, - aiškino profesorius.
Taip pat skaitykite: reabilitacijos svarba gydant vėžį
Tuo tarpu genų redagavimo technologijos leidžia įvesti taškinę mutaciją į norimą vietą, ląstelę genome, labai tiksliai. Tokios taškinės mutacijos yra natūralus dalykas. Tokiu būdu galima išjungti tam tikrą geną, pavyzdžiui, jei norima padidinti augalų produktyvumą.
Etiniai ir reguliavimo klausimai
Mokslininkų teigimu, galiojantis teisinis GMO reguliavimas Europoje yra pasenęs, o tam tikrų grupių įtaka politikams stabdo ir mokslo pažangą. Vilniaus universiteto Gyvybės mokslų centro profesorius dr. Saulius Serva LRT.lt sakė, kad įstatyminis reguliavimas ES yra atsilikęs nuo mokslo žinių: „Tiesa, nežinau, ar atsilikimu tai geriausia vadinti. Tai yra požiūrio reikalas. Tai atsargumo ir tam tikrų lobistinių grupių įtakos veikiamas požiūris. Mokslas, teisinis reglamentavimas ir politika yra trys atskiros plotmės.“
Vilniaus universiteto Biotechnologijos instituto mokslininkas dr. Giedrius Gasiūnas nurodo, kad visa reguliacija ES remiasi prieš 20 ar 30 metų surinkta informacija: „Tie GMO mitai, kurie užgimė tada, yra gyvi ir šiandien. Čia labai panaši problema kaip ir su skiepais. Mokslininkų nuomonė ir įrodymai nėra tai, kuo remiamasi. JAV, Kanada, Australija, Japonija genomo redagavimą vertina visai kitaip nei ES. Reguliavimas Europoje neatitinka naujausių mokslinių žinių, nes remiasi 2001 metų direktyva, kuri kilusi dar iš 1995 metų ar dar ankstesnių dokumentų. Visai koncepcijai yra 25 metai. Per tą laiką visas genetikos suvokimas labai pakito.\"
Lietuvos perspektyva ir saugos kontrolė
Lietuva kaip ir kitos Europos Sąjungos šalys,laikosi atsargumo politikos GMO atžvilgiu. Aplinkos ministerijos tyrimas atskleidė, jog žmonėms trūksta informacijos. O būtent tai ir sukuria puikią terpę nepagrįstoms baimės sklisti. Vakar, trečiadienį, įvyko Aplinkos ministerijos surengta konferencija apie GMM (genetiškai modifikuoti mikroorganizmai) ir GMO (genetiškai modifikutoi organizmai) riboto naudojimo veiklą. Konferencijoje dalyvavo pranešėjai iš Lietuvos bei kitų Europos valstybių. Šis renginys tik įrodo diskusijų apie genetinę modifikaciją svarbą ir aktualumą visuomenei.
Vienas pagrindinių biosaugos tikslų - užtikrinti, jog visi tyrimai, vykdomi laboratorijose su GMO, būtų atliekami saugiai ir laikantis visų reikalavimų, jog tie mikroorganizmai nepatektų į aplinką. GMM naudojimas Lietuvoje yra griežtai reglamentuotas. Pagal riziką aplinkai ir GMM pavojingumą, riboto naudojimo veikla skirstoma į keturias rizikos klases. Šiuo metu tyrimai vykdomi keturiolikoje privačių ir valstybinių įstaigų laboratorijose. Jų veiklą griežtai kontroliuoja ir leidimus išduoda Aplinkos ministerija.
„Svarbiausias reikalavimas yra, kad genetiškai modifikuoti mikroorganizmai arba organizmai nepatektų į aplinką. Kad modifikuoti augalai nesusikryžmintų su esančiais gamtoje, nes dar nėra aišku, koks būtų poveikis Lietuvos gamtinei aplinkai“, - teigia Aplinkos ministerijos Gamtos saugos skyriaus vyr.
Stebėsena ir rizikos vertinimas
Laboratoriniai maisto ir pašarų genetinės modifikacijos tyrimai atliekami Nacionaliniame maisto ir veterinarijos rizikos vertinimo institute (NMVRVI). NMVRVI yra referentinė GMO laboratorija Lietuvoje, nuo 2004 m. Tiek importuoti, tiek valstybinės stebėsenos metu paimti mėginiai dėl GMO tiriami keliais etapais. Pirmiausia tikrinama, ar juose yra GMO, toliau atliekami GMO kokybinis ir kiekybinis tyrimai.
| Metai | Atlikta tyrimų dėl GMO | GMO nustatyta mėginių |
|---|---|---|
| 2017 | 590 | neužfiksuota daug |
| 2018 | 501 | 1 pašarinių žaliavų mėginys |
| 2019 (saus.-rugs.) | 478 | 1 šokoladinių saldainių „Magija“ mėginys (Ukraina) |
Apie 50 proc. NMVRVI atliekamų GMO tyrimų sudaro pašarų, jų priedų ir pašarinių žaliavų tyrimai, apie 22 proc. - konditerijos ir šokolado gaminių, apie 8 proc. - ryžių, po 3 proc. - kiti produktai.
Švietimas, visuomenės pasitikėjimas ir ateities kryptys
Profesoriaus S. Servos teigimu, genetinis modifikavimas gąsdina žmones, todėl, matyt, neužtenka ir mokslininkų indėlio. Trūksta aiškiai suprantamos medžiagos. Aplinkos apsaugos ministerijos GMO ekspertų grupėje dirbantis tyrėjas tikina, kad kai kurių GMO organizmų jau šiuo metu neįmanoma susekti: „Mes negalime pasakyti, kokiu būdu jis buvo pagamintas. Dar prieš septynerius, rodos, metus ES buvo priėmusi apibrėžimą, kad nukleotidų, svetimos medžiagos genome, atsiradimas dar nelaikomas GMO, jei nėra 12 nukleotidų. 12 nukleotidų buvo riba. Šiuolaikinės technologijos leidžia paveikti vieną nukleotidą, neįmanoma atsekti taškinių modifikacijų, nes taškinės mutacijos gali atsirasti natūraliai.\"
Tyrėjai ir ekspertai pabrėžia, kad reikia daugiau edukacijos ir skaidrumo: „Tikrai trūksta edukacijos, švietimo šia tema. Dalį atsakomybės turėtų prisiimti ir mokslininkai, nes tomis temomis visuomenei suprantama kalba šnekama per mažai.\"
Genetinės atradimai, kaip skruzdžių H1/H2 paradigma, ir pažanga genų inžinerijoje rodo, jog genotipo poveikis elgsenai gali būti svarbesnis nei manyta anksčiau. Tai verčia peržiūrėti ne tik biologinius modelius, bet ir reguliavimo, etiką bei visuomenės informavimo strategijas tolimesniems genetikos tyrimams ir jų taikymui.