Вариации в экспрессии генов половых стероидов могут предсказывать агрессивное поведение
Биолог из Университета Индианы показала, что естественная вариация в показателях способности мозга обрабатывать стероидные гормоны предсказывает функциональную вариацию в агрессивном поведении.
Новое исследование под руководством Кимберли А. Росвалл обнаружило сильные и значимые связи между агрессивным поведением у свободноживущих птиц и обилием матричной РНК (mRNA) в поведенчески значимых областях мозга для трёх основных молекул, обрабатывающих половые стероиды: андрогенового рецептора, эстрогенового рецептора и ароматазы.
"Мы давно предполагали, что способность мозга обрабатывать стероиды может объяснять индивидуальные различия в опосредованных гормонами поведениях, но прямые демонстрации этого редки, особенно у ненарушенных или свободноживущих животных".
Исследование показывает, что агрессия сильно предсказывается индивидуальной вариацией в экспрессии генов молекул, которые инициируют геномные эффекты тестостерона. Работа "Neural sensitivity to sex steroids predicts individual differences in aggression: implications for behavioral evolution" опубликована в Proceedings of the Royal Society B.
Результаты являются одними из первых, показывающих, что индивидуальная вариация в нейронной экспрессии генов для трёх основных молекул, обрабатывающих половые стероиды, предсказывает индивидуальную вариацию в агрессивности у обоих полов в природе.
"С одной стороны, у нас много доказательств того, что тестостерон важен для эволюции всех видов признаков. С другой стороны, мы знаем, что индивидуальная вариация — это требование для естественного отбора, но индивидуальная вариация в тестостероне не всегда предсказывает поведение".
Обнаружение таких сильных связей между поведением и индивидуальной вариацией в экспрессии генов, связанных с обработкой гормонов, говорит о том, что эволюция может формировать поведение как через изменения в экспрессии этих генов, так и через изменения в самих уровнях тестостерона.
Методология и ключевые результаты
Команда измерила естественную вариацию в агрессивности по отношению к особям того же пола у самцов и самок свободноживущих темноглазых юнко (Junco hyemalis) в начале сезона размножения. Сравнивая индивидуальные различия в агрессивности (пролёты над или песни, направленные на нарушителя) с циркулирующими уровнями тестостерона и с нейронной экспрессией генов для трёх ключевых молекул, исследователи смогли количественно оценить меры чувствительности к тестостерону в социально значимых областях мозга:
- Гипоталамус
- Вентромедиальный теленцефалон
- Правый задний теленцефалон
Результаты:
- Самцы, которые поют больше песен нарушителю, имеют больше mRNA для ароматазы и эстрогенового рецептора в заднем теленцефалоне.
- Самцы и самки, которые чаще "пикируют" на нарушителя, имеют больше mRNA для андрогенового рецептора, эстрогенового рецептора и ароматазы в тканях мозга, включая медиальную миндалину (область, контролирующую агрессию у грызунов и других птиц).
Эволюционные выводы
Результаты предполагают, что отбор может формировать эволюцию агрессии через изменения в экспрессии этих рецепторов и фермента у обоих полов, в некоторой степени независимо от циркулирующих уровней тестостерона.
Работа показывает, что существует значительная вариация в гормональном сигнале и экспрессии генов, на которые может действовать отбор, чтобы влиять на агрессивность. Она также устанавливает предпосылку для эволюции опосредованных тестостероном характеристик через изменения в локализованной экспрессии генов ключевых молекул и предполагает, что эволюция признаков может происходить с некоторой степенью независимости от уровня циркулирующего тестостерона.
"Наша работа показывает, что [индивидуальная вариация в экспрессии этих генов] действительно имеет значение с точки зрения поведения животного".
Новые данные о том, как нейроэндокринные механизмы агрессии могут модифицироваться по мере расхождения популяций в виды, также открывают возможности для будущих исследований.