Исследователи считают, что если эти «средние гены» сохранят свою роль у разных животных и в разных контекстах, то, возможно, модельные организмы, такие как пчелы и мыши, смогут дать представление о биологической основе агрессии у всех животных, включая человека.
«Это одно из первых исследований с использованием больших наборов данных, состоящих из тысяч различных генов, с целью выяснить, существуют ли общие гены, относящиеся к аналогичным формам поведения у очень широкого круга животных», – сказала Эми Тот, доцент кафедры экологии и эволюции. и биология организмов, штат Айова. «В частности, мы изучили агрессивное поведение ос, пчел, дрозофил и мышей и обнаружили несколько генов, которые неизменно связаны с агрессией. Это говорит о том, что даже после сотен миллионов лет эволюции некоторые гены могут сохранять свои наследственные роли в аналогичных формах поведения, таких как агрессия."
Команда исследовала экспрессию генов агрессии в мозге и яичниках бумажных ос – Polistes metricus.
В частности, они смотрели на ос, принадлежащих к разным кастам, включая доминирующих королев-основателей колонии, подчиненных королев-основателей колонии, установленных королев, доминирующих рабочих и подчиненных рабочих. Эти люди демонстрировали совершенно разные уровни репродуктивного доминирования и, как следствие, агрессивное поведение.
Затем команда сравнила результаты по осам с данными по экспрессии генов, уже доступными у медоносных пчел, плодовых мушек и мышей.
«Мы обнаружили, что у ос, которые являются примитивными социальными насекомыми, гены агрессии контролируют установление доминирования особи над группой», – сказала Кристина Грозингер, профессор энтомологии и директор Центра исследований опылителей Пенсильванского университета. «Напротив, у медоносных пчел, которые являются продвинутыми социальными насекомыми, гены агрессии контролируют альтруистическое защитное поведение – например, когда сторожевые пчелы ужаливают хищника или даже пчеловода и умирают в процессе. У одиночных видов, таких как дрозофилы и мыши, один и тот же набор генов агрессии контролирует борьбу между самцами за территорию.
Таким образом, одни и те же гены участвуют в агрессии у разных видов, но теперь они по-разному используются разными организмами."
По словам Гроцингера, результаты показывают, что модельные организмы, такие как пчелы и мыши, могут быть использованы для изучения агрессии у людей, потому что они имеют одни и те же гены, которые регулируют агрессивное поведение, даже если теперь это поведение сильно отличается.
Помимо изучения того, что гены агрессии являются общими для организмов, команда также обнаружила, что эти гены чрезвычайно чувствительны к внешней среде.
«Мы обнаружили, что наиболее важным влиянием на экспрессию генов в мозгу бумажных ос были внешние факторы, такие как время года и размер колонии в то время», – сказал Тот. "Это указывает на важную роль внешних сигналов в формировании молекулярных процессов, регулирующих поведение."
По словам Гроцингера, результаты, опубликованные сегодня в BMC Genomics, позволяют по-новому взглянуть на споры между природой и воспитанием.
«Все согласны с тем, что природа, включая гены и физиологию, и воспитание, включая диету, окружающую среду и социальные взаимодействия, повышают вероятность того, что человек будет вести себя определенным образом или заболеет», – сказал Грозингер. «Но наши результаты показывают, что внешняя среда играет гораздо большую роль в регулировании экспрессии генов в головном мозге, который в конечном итоге регулирует поведение, чем физиология.
Это очень удивительно."
Ученые планируют использовать свои результаты для проведения экспериментов, в которых они будут манипулировать экспрессией отдельных генов, чтобы увидеть, как они влияют на поведение.
«Одна вещь, которую мы хотели бы изучить, – это то, что произойдет, если мы увеличим экспрессию одного из генов, участвующих в агрессии», – сказал Тот. «Можем ли мы создать гипер-агрессивных ос?? Этот тип вопросов позволяет нам выйти за рамки корреляции между геном и поведением и обратиться к причинно-следственной связи.
Действительно ли интересующий ген вызывает агрессивное поведение?"
Грозингер добавил: «Если есть гипер-агрессивные осы, то какое влияние они оказывают на общество ос??"