Karıncalar, düzenli ve disiplinli bir işleyişe sahiptir. Kendilerini, oldukça spesifik görevlere uygun şekilde gruplar halinde organize ederler: Besin arayışı, avcılara karşı koruma, tüneller inşa etmek vs. Tüm bunları gerçekleştirmek ise, muazzam bir koordinasyon ve iletişim gerektirmektedir.

Bu olağanüstü sistemin evrimsel kökenlerini araştırmak adına, Rockefeller University'den araştırmacılar, ilk kez, karıncaların iletişimde kullandıkları feromonları algılamada gerekli bir gende değişimler yaparak genetiği değiştirilmiş karıncalar üretti.  Yapılan değişim sonucunda, karıncaların sosyal davranışlarında ve bir koloni içinde hayatta kalma becerisinde ciddi yetersizlikler ortaya çıktığı gözlemlendi.

Karıncaların, birbirleriyle iletişimlerini salgıladıkları feromonlar sayesinde gerçekleştirdikleri bilinen bir gerçekti, fakat, artık feromonların nasıl algılandığı hakkında daha fazla bilgi sahibiyiz. Karıncaların iletişim biçimleri, tek başına yaşayan organizmalarınkinden temelde daha farklıdır ve elde edilen bu bulgular, karıncaların topluluklar oluşturmasını mümkün kılan genetik evrime dair biraz daha fazla bilgi sahibi olmamıza yarıyor.

Sosyal Başlangıçlar

Karınca iletişimindeki en önemli feromon grubu, türler arasında, koloni içerisinde, kast kimliği ve dahası üreme durumu hakkında bilgiler veren hidrokarbonlardır. Bu feromon sinyalleri, karıncanın antenlerinde bulunan odorant reseptörleri (belirli kimyasalları tanıyan ve sinyalleri beyne ileten proteinler) tarafından saptanır.

Proceedings of the National Academy of Sciences' da yayımlanan çalışmada, 9-ekson-alfa OR olarak bilinen bir gurup odorant reseptör geninin, Ooceraea biroi isimli bir karınca türünde hidrokarbonları algılamaktan sorumlu olduğu ortaya kondu.

Araştırmada ayrıca, ilgili böceklerin genomları incelenerek, bu genin (9-ekson OR) türün evriminin neresinde orataya çıktığı araştırıldı ve gende görece kısa bir evrimsel zaman ölçeğinde çok sayıda kopyalama olduğu görüldü. Şöyle ki; arıların ve karıncaların ataları, bu genin yalnızca bir ila üç kopyasına sahipken, Ooceraea biroi türünün yaklaşık 180 kopyaya sahip olduğu görüldü. 9-ekson OR'larının aşırı yayılımı, karmaşık sosyal davranışların evrimiyle eşzamanlı olarak gerçekleşti ve bu da, odorant reseptörü genlerinin çoğalmasının, karınca  iletişimin gelişiminde hayati olduğunu gösteriyor.

İletişim Kesildi

Karınca iletişimi ve sosyal davranışında odorant reseptörlerinin rolünü daha derinlemesine inceleyebilmek adına, araştırmacılar, bütün odorant reseptörlerinin işlevinden sorumlu orco isimli bir genin çalışmasını engellediler.

Gen düzenleme tekniği CRISPR ile mutasyon uygulamak oldukça kolaydı ancak mutasyonlu karıncaların canlı kalmalarını sağlamak ise zor olandı. Çünkü, koloninin mutasyonlu karıncaları kabul etmeleri noktasında ikna edilmesi gerekiyordu. Eğer doğru koşullar sağlanmazsa, koloni içerisindeki işçi karıncalar, mutasyonlu larvaların bakımını üstlenmez ve onları yok eder. Çalışmanın ayrı bir makale olarak Cell'de yayımlanan bu kısmında, karıncaların yetişkinlik dönemine başarılı bir şekilde geçişlerinin ardından davranışlarında göze çarpan bir değişiklik olduğuna değiniliyor.

Karıncalar, tipik olarak, öndeki karıncalar tarafından bırakılan feromonları tespit edip rotayı algılayarak tek sıra halinde seyahat ederler. Araştırma ekibi, renkli kodlanmış karıncaları takip ve hareketlerini analiz eden bir sistem kullanarak, diğer davranışsal anormalliklerinin yanı sıra, mutasyonlu karıncaların çizgiyi takip edemediklerini gözlemledi. Elde edilen bu bulgu, eksik koku reseptörlerinin; feromon saptamasında ve dolayısıyla da sosyal organizasyonda son derece önemli olduğunu gösteriyor.

Odorant reseptörü eksikliği, aynı zamanda karıncaların beyinlerinin şeklini de değiştirdi. Bu değişim beklenmedik bir durumdu, çünkü meyve sineği gibi diğer böceklerde orco mutasyonlarının beyin anatomisini etkilemediği gözlemlenmişti. Fakat karıncalardaki bu değişim; karıncaların temelde farklı olduklarını ve beyinlerinin doğru şekilde gelişmesi için işlevsel odorant reseptörlerine ihtiyaç duyduklarını ortaya koyuyor. Bu durum da, koku (odor) algılarının karıncalar için ne kadar önemli olduğuna, diğer böceklerde ise daha az önemli olabilecek bir yeteneğe işaret ediyor.

Araştırmacılar, artık mutasyonlu karıncalar üretebiliyor ve gruplar arasındaki işbölümüyle ilgili olanlar da dahil olmak üzere, keşfedilecek genlerle dolu yepyeni dünyalar araştırılmak üzere önlerinde duruyor.

---

Kaynak ve İleri Okuma:
-Transcriptomics and neuroanatomy of the clonal raider ant implicate an expanded clade of odorant receptors in chemical communication. Proceedings of the National Academy of Sciences. (October, 2016). http://www.pnas.org/content/113/49/14091.full
-orco mutagenesis causes loss of antennal lobe glomeruli and impaired social behavior in ants. bioRxiv. (February, 2017) http://www.biorxiv.org/content/early/2017/02/28/112532
-Rockefeller University “First Mutant Ants Shed Light on Evolution of Social Behavior.” http://neurosciencenews.com/First Mutant Ants Shed Light on Evolution of Social Behavior/ (accessed August 10, 2017).

---