چرا مورچه ملکه پنج برابر بیشتر از کارگران عمر می‌کند؟
کارگران یکی از گونه‌های مورچه برای جانشینی ملکه‌ای که به‌تازگی مرده است، وارد نبرد بی‌رحمانه‌ای در سطح کلی می‌شوند و مورچه برنده نه‌تنها تاج‌و‌تخت را به دست می‌آورد، بلکه به عمر طولانی نیز دست پیدا می‌کند.
پس از مرگ ملکه، مورچه‌های جهنده هندی (Harpegnathos saltator) می‌جنگند تا مشخص شود کدام مورچه کارگر جای ملکه را می‌گیرد. پیروز شدن فقط به‌معنای تولید تخم فراوان نیست، بلکه به‌معنای طول عمر پنج برابر طول عمر یک کارگر معمولی است. اکنون دانشمندان ممکن است کشف کرده باشند که ملکه‌های جایگزین چگونه روند پیری را کند می‌کنند.
به‌طورکلی، هورمون انسولین به هدایت قند از جریان خون به سلول‌ها کمک می‌کند که در آنجا قند می‌تواند به‌عنوان سوخت مصرف شود. ملکه‌های جانشین که به شِبه‌ملکه یا گیمرگیت معروف هستند (اشاره به واژه‌های یونانی کارگر متاهل و نه کمپین اینترنتی GamerGate که علیه آزار و اذیت‌های جنسی در خلال بازی‌های آنلاین ویدئویی راه‌اندازی شد) باید تولید انسولین را افزایش دهند تا با مقدار غذای بسیار زیادی که باید مصرف کنند، کنار بیایند. کلاد دسپلان، یکی از نویسندگان مقاله و استاد زیست‌شناسی و علوم اعصاب دانشگاه نیویورک به لایوساینس گفت: «اگر می‌خواهید تخم تولید کنید، به انسولین فراوانی نیاز دارید، زیرا دائماً غذا می‌خورید.»
اما ازنظر تئوری این هجوم انسولین باید با مشکلی همراه باشد: انسولین علاوه بر کمک به انتقال قند به سلول‌ها، چندین واکنش زنجیره‌ای مولکولی را آغاز می‌کند که برخی از آن‌ها در فرایند پیری نقش دارند.
به‌طورخاص، مسیر سیگنال‌دهی Akt که در بسیاری از عملکردهای سلولی از متابولیسم تا بقای سلولی نقش دارد، می‌تواند توسط انسولین فعال شود و مدت‌ها با پیری و بیماری‌های مرتبط با پیری مرتبط بوده است. بنابراین، اگر شبه ملکه شروع به پمپاژ مقادیر زیادی انسولین کند، ازنظر تئوری باید نسبت به مورچه کارگر عادی که مقدار زیادی از این هورمون را تولید نمی‌کند، سریع‌تر پیر شود. دسپلان گفت: «اما درمورد این مورچه، دقیقاً برعکس است.»
متوسط طول عمر یک مورچه کارگر معمولی حدود هشت ماه است، درحالی‌که شبه ملکه‌ها می‌توانند حدود سه سال و سه ماه زندگی کنند. دسپلان گفت، نکته جالب این است که اگر شبه ملکه در کلنی دیگری با حاکمی قرار داده شود که از قبل تثبیت شده است، به مورچه کارگر عادی تبدیل خواهد شد. طول عمر این شبه ملکه‌ها که دوباره به کارگر تبدیل می‌شوند (کارگرهای برگشت‌یافته)، مشابه طول عمر کارگرها است. به‌نوعی، فقط ملکه‌ها و شبه‌ملکه‌ها با وجود انسولین فراوانی که تولید می‌کنند، موفق می‌شوند سال‌ها زنده بمانند.
دسپلان با همکار قدیمی خود دنی راینبرگ، استاد بیوشیمی و فارماکولوژی مولکولی در دانشکده پزشکی دانشگاه نیویورک همکاری کرد تا این پارادوکس ظاهری را حل کند. تیم آن‌ها با تمرکز روی بافت‌هایی که در متابولیسم و تولیدمثل درگیر هستند، از بافت مورچه‌های کارگر عادی، کارگرهای برگشت‌یافته و شبه‌ملکه‌ها نمونه‌گیری کرد. این بافت‌ها شامل بافت مغز، تخمدان‌ها، اجسام چربی (عضوی شبیه کبد انسان) و بافت چربی می‌شد. تیم با استفاده از تکنیکی به نام توالی‌یابی عمده RNA، تجزیه‌و‌تحلیل کردند که کدام پروتئین‌ها در بافت‌های نمونه‌گیری‌شده تولید می‌شد.
مولکول RNA که مولکولی شبیه DNA است، حامل دستورالعمل‌های ژنتیکی چگونگی ساخت پروتئین‌ها است و این الگوها را از مرکز سلول به یکی از مکان‌های ساخت پروتئین در سلول منتقل می‌کند. با بررسی این دستورالعمل‌های RNA، تیم کشف کرد که شبه‌ملکه‌ها در مقایسه با کارگرها و کارگرهای برگشت‌یافته انسولین بسیار بیشتری در مغز تولید می‌کردند و شروع به تولید چربی و ویتلوژنین (یکی از پیش‌سازهای زرده تخم) بیشتری در اجسام چربی کردند.
- اگر صدف می‌تواند تا ۵۰۰ سال عمر کند، چرا ما نمی‌توانیم؟
- راز زندگی جاودانه عروس دریایی چیست؟
- شناسایی پروتئینی که مورچه‌های کارگر را به ملکه تبدیل می‌کند
برخی از این منابع از اجسام چربی به تخمدان‌ها منتقل شد تا از تخمدان‌ها حمایت کند و مقداری از چربی صرف تولید فرومون منحصر‌به‌فردی شد که فقط ملکه‌ها و شبه‌ملکه‌ها آن را تولید می‌کنند (ناپدید شدن این فرومون در لانه موجب می‌شود مورچه‌های کارگر پس از مرگ ملکه با هم مبارزه کنند).
همان‌طور که شبه‌ملکه‌ها انسولین بیشتری تولید می‌کنند، تخمدان‌های آن‌ها رشد می‌کند و توسعه پیدا می‌کند تا بتوانند تخم‌ها را درون خود جای دهد. انسولین این فرایند بلوغ تخمدان را طی مسیر پیام‌رسانی MAPK هدایت می‌کند که زنجیره دیگری از واکنش‌های شیمیایی است که می‌تواند توسط انسولین آغاز شود. در همین حین، تخمدان‌ها Imp-L2 را تولید می‌کنند که اساساً مسیر پیام‌رسانی Akt را مهار می‌کند که درصورت فعال بودن موجب پیری سریع شبه‌ملکه‌ها می‌شود.
به‌گفته‌ی پژوهشگران، Imp-L2 ترشح‌شده از تخمدان‌ها همچنین به اجسام چربی راه پیدا می‌کند و یک سپر ضدپیری برای آن عضو نیز فراهم می‌کند. راینبرگ گفت، به‌نظر می‌رسد که دو شاخه اصلی مسیر سیگنال‌دهی انسولین (MAPK و Akt) باروری و طول عمر را به روش متفاوتی تنظیم کنند، به این صورت که افزایش سیگنال‌دهی در یکی از آن‌ها به تولیدمثل شبه ملکه‌ها کمک می‌کند و کاهش سیگنال‌دهی در دیگری با افزایش طول عمر آن‌ها همخوانی دارد.
دسپلان گفت گام بعدی تیم درک این موضوع است که چگونه Imp-L2 فقط مسیر وابسته به پیری را مهار می‌کند و نه مسیر مرتبط با تولیدمثل را. آن‌ها قصد دارند تا اثرات این پروتئین مهارکننده انسولین را در حشرات دیگری از قبیل مگس‌های میوه و سپس درنهایت در پستانداران مطالعه کنند. دسپلان گفت: «دقیقاً نمی‌دانیم قرار است چه اتفاقی بیفتد. مگس‌ها و مورچه‌ها کاملاً شبیه هم نیستند. حتی دشوارتر این است که پیش‌بینی کنیم که آیا مزیت‌های ضدپیری حاصل از Imp-L2 برای مورچه‌های جهنده هندی در موجوداتی که حشره نیستند، مانند پستانداران نیز دیده می‌شود یا خیر.»
