Осы используют древние гены агрессии для создания социальных групп
Гены, вызывающие агрессию, появились на ранних этапах эволюции животных и сохранили свои функции на протяжении миллионов лет у многих видов, несмотря на широкое разнообразие проявлений агрессии — от территориальных драк до установления социальных иерархий. К такому выводу пришли исследователи из Университета штата Айова, Университета штата Пенсильвания и Университета Гранд-Вэлли.
Если эти «гены агрессии» сохраняют свою роль у разных животных и в разных контекстах, то, возможно, модели на организмах — таких как пчёлы и мыши — могут дать представление о биологической основе агрессии у всех животных, включая человека.
Это одно из первых исследований, использующих большие наборы данных, состоящие из тысяч различных генов, чтобы выяснить, существуют ли общие гены, связанные со схожими формами поведения у широкого круга животных. Учёные изучили агрессивное поведение у ос, пчёл, плодовых мушек и мышей и обнаружили несколько генов, которые последовательно связаны с агрессией. Это говорит о том, что даже после сотен миллионов лет эволюции некоторые гены могут сохранять свои первоначальные роли в схожих формах поведения, таких как агрессия.
Команда исследовала экспрессию генов агрессии в мозге и яичниках бумажных ос (Polistes metricus). Они изучили ос, принадлежащих к разным кастам: доминирующим и подчинённым маткам-основательницам колоний, устоявшимся маткам, а также доминирующим и подчинённым рабочим особям. Эти особи демонстрировали сильно различающиеся уровни репродуктивного доминирования и связанного с ним агрессивного поведения. Затем команда сравнила результаты по осам с уже доступными данными по экспрессии генов у медоносных пчёл, плодовых мух и мышей.
Результаты сравнения:
- У ос (примитивно-социальных насекомых) гены агрессии контролируют установление доминирования особи над группой.
- У медоносных пчёл (высоко-социальных насекомых) те же гены агрессии контролируют альтруистическое защитное поведение (например, когда пчёлы-охранники жалят хищника и погибают).
- У одиночных видов, таких как плодовые мушки и мыши, этот же набор генов агрессии контролирует драки самцов за территорию.
Таким образом, одни и те же гены вовлечены в агрессию у разных видов, но используются разными организмами по-разному. Это позволяет использовать модельные организмы (пчёл, мышей) для изучения агрессии у человека, поскольку они разделяют некоторые из тех же генов, регулирующих агрессивное поведение.
Кроме того, команда обнаружила, что эти гены чрезвычайно чувствительны к внешней среде. На экспрессию генов в мозге бумажных ос наиболее важное влияние оказывали внешние факторы, такие как время года и размер колонии. Это указывает на важную роль внешних сигналов в формировании молекулярных процессов, регулирующих поведение.
Результаты, опубликованные в журнале BMC Genomics, дают новое представление о дебатах «природа vs. воспитание». Внешняя среда играет гораздо большую роль в регуляции экспрессии генов в мозге (что в конечном итоге регулирует поведение), чем физиология.
Учёные планируют использовать свои выводы для проведения экспериментов, в которых они будут манипулировать экспрессией отдельных генов, чтобы увидеть, как это повлияет на поведение. Например, они хотят исследовать, что произойдёт, если усилить экспрессию одного из генов, участвующих в агрессии: можно ли создать сверхагрессивных ос? Это позволит перейти от корреляции между геном и поведением к установлению причинно-следственной связи.