banner
Апр 29, 2020
70 Просмотров

Новое понимание того, как гены контролируют ухаживание и агрессию

New insights into how genes control courtship and aggression

Плодовые мухи, как и многие животные, участвуют в различных ухаживаниях и драках. Теперь ученые Солка раскрыли молекулярные механизмы, посредством которых два определяющих пол гена влияют на поведение плодовой мухи. Они показали, что поведение ухаживания и агрессии самцов мух опосредуется двумя различными генетическими программами. Результаты, оба опубликованные в eLife апреля 21, 2020, демонстрируют сложность связи между сексом и поведением ,

«Ухаживание и агрессия, похоже, контролируются два гена », – говорит Кента Асахина, доцент в лаборатории молекулярной нейробиологии Солка и старший автор этих двух статей. «Наличие поведения, контролируемого различными генетическими механизмами, может иметь некоторые преимущества с точки зрения эволюции». Другими словами, объясняет он, популяция мух, испытывающая эволюционное давление, чтобы конкурировать больше – возможно, из-за ограниченных ресурсов – может развить агрессивное поведение, не затрагивая ухаживания.

Агрессия мужских плодовых мушек главным образом направлена ​​против других самцов, в то время как их поведение ухаживания, которое включает в себя ряд движений и песен, направлено против самок мух. Оба поведения со временем подкрепляются эволюцией, потому что способность самцов мух конкурировать с другими самцами и привлекать самок напрямую влияет на их способность спариваться и передавать свои гены.

Исследователи уже знали, какие нейроны в мозге важны для контроля агрессии и ухаживания. В целом, исследования показали, что специализированные клетки мозга, называемые нейронами P1 / pC1, способствуют как ухаживанию, так и агрессии, в то время как нейроны Tk-GAL4FruM способствуют специфической агрессии. Они также знали, что два определяющих пол гена, бесплодные (fru) и doublesex (dsx), сыграли ключевую роль в этом поведении. Но связь между генами и поведением не была ясна.

В новом исследовании Асахина и его коллеги разводили плодовых мушек дрозофилы, которые содержали активируемые светом версии нейронов ухаживания и агрессии. Команда может включить нейроны в любое время, освещая мух. Затем исследователи изменили гены fru или dsx у некоторых самцов мух. Затем они разработали автоматизированную систему, использующую машинное обучение, для анализа видеозаписей мух и подсчета частоты их агрессивного поведения или поведения ухаживания.

«Мы создали компьютерную систему, позволяющую фиксировать агрессивное поведение и поведение ухаживания для более быстрого и точного подсчета действий», – говорит соискатель докторской диссертации Солк Кеничи Исии, один из первых авторов обеих новых статей. «Начало работы программы было на самом деле трудным и трудоемким, но в итоге нам было легче получать хорошие данные».

Команда обнаружила, что dsx был необходим для формирования вызывающих ухаживание нейронов: когда плодовые мушки имели женский вариант dsx, ухаживающие нейроны больше не присутствовали. С другой стороны, fru играла другую роль – без этого гена мухи все еще можно было бы уговорить, чтобы они выполняли ухаживающее поведение, активируя ухаживающие нейроны, но ухаживание было направлено как на самцов, так и на самок, предполагая, что мухам необходим фрукт, чтобы различать между пол. Для агрессии, однако, результаты были противоположны: fru, но не dsx был необходим для активации нейронов агрессии, чтобы вызвать борьбу у самцов мух.

«Это важный пример нейробиологических различий между полами и того, какие подходы мы можем использовать для изучения поведения, связанного с половой принадлежностью», – говорит Асахина, заведующая кафедрой развития Хелен МакЛорейн в Нейробиология.

«Я думаю, что интересной частью этого является понимание того, что секс на самом деле не является двоичным вещь “, говорит доктор философии Калифорнийского университета в Сан-Диего Марго Уолл, один из первых авторов обеих новых статей. «Множество факторов объединяются для контроля поведения, которое различается между полами».

С момента секса определение у мух очень отличается от человека – например, у плодовых мух нет половых гормонов – новые результаты не учитывают того, как биологический секс может влиять на поведение людей. Но Асахина говорит, что его подход – сочетание оптогенетики и манипулирования генами, связанными с полом, – может быть полезен для понимания поведения, которое различается в зависимости от пола у других животных.


Марго Воль и соавт. Многоуровневая роль бесплодных изоформ в спецификации и функции мужских нейронов, способствующих агрессии, у дрозофилы, eLife (2020). DOI: 10. 7554 / eLife. 52702

Article Categories:
Интересно
banner

Добавить комментарий

102