Мужские круглые черви предпочитают смерть, но не учатся на опыте
Исследователи из Института науки Вейцмана показали, что самцы круглых червей C. elegans хуже учатся на негативном опыте и продолжают идти на риск, даже ценой собственной жизни. Способность к обучению улучшается, если позволить им спариваться. Исследование также выявило ключевой белок, ответственный за различия в обучении между полами, который эволюционно консервативен вплоть до человека. Работа опубликована в Nature Communications.
Эксперимент с обучением
Учёные исследовали способность червей обоих полов учиться избегать патогенной бактерии, запах которой их привлекает, но которая вызывает заболевание.
- "Обучение": червей выращивали на диете из вредной бактерии.
- "Тест": червей помещали в чашку, где они могли выбрать между токсичной и безопасной бактерией.
Результаты:
- Самки (гермафродиты) быстро научились связывать запах бактерии с болезнью и выбирали безопасный вариант.
- Самцы в большинстве своём не обучались и продолжали потреблять вредную бактерию, тяжело заболевая и умирая. Лишь немногие научились избегать опасности, но только после тяжёлого заражения.
Нейронные и молекулярные механизмы
Изучение активности нейронов показало, что у самок в ответ на болезнь значительно активировался нейрон, ответственный за чувство отвращения. Это и стало основой для обучения.
Генетические эксперименты выявили:
- Для обучения важна коммуникация между пищеварительной и нервной системами, возможно, через нейропептиды.
- Ключевую роль играет рецептор npr-5. У самцов, которые всё же научились избегать бактерии, экспрессия этого рецептора в мозге снижалась.
- Генетически модифицированные самцы без рецептора npr-5 обретали способность к обучению. Возвращение рецептора в сенсорные нейроны снова её подавляло.
Эволюционный смысл и роль спаривания
Исследователи предполагают, что подавление способности учиться на опасном опыте у самцов может быть связано с приоритетом размножения.
- Самцы оставляют пищу в поисках партнёра.
- Рецептор npr-5, по-видимому, заставляет самцов в процессе принятия решений ставить размножение выше обучения на опыте.
Важное наблюдение: когда самцам позволяли спариваться с самками в период "обучения", их способность учиться на опыте улучшалась.
Связь с млекопитающими и человеком
Обнаруженный у червей рецептор имеет аналог у млекопитающих (включая человека), где он активируется нейропептидом NPY.
- Предыдущие исследования показали, что у самок мышей уровень NPY ниже, чем у самцов, что связывают с их повышенной чувствительностью к стрессу от опасности.
- Это согласуется с новыми данными: отвращение к опасности сопровождается снижением экспрессии рецептора.
Хотя поведение человека несравненно сложнее, это исследование закладывает основу для понимания фундаментальных различий между полами в реакции на опасность у более сложных организмов и может быть связано с такими расстройствами, как ПТСР и тревожность, которые чаще встречаются у женщин.