Самцы и самки запрограммированы по-разному в вопросах полового поведения

Новое исследование Оксфордского университета показало, что самцы и самки не только ведут себя по-разному в вопросах размножения, но и эволюционно запрограммированы на это. Учёные обнаружили, что на поведение влияют специфичные для пола сигналы.

Исследование группы Гудвина из Департамента физиологии, анатомии и генетики утверждает, что, несмотря на очень схожий геном и нервную систему, самцы и самки «глубоко различаются по репродуктивным затратам и требуют различных поведенческих, морфологических и физиологических адаптаций».

Учёные утверждают, что у большинства видов животных затраты, связанные с размножением, различаются между полами: самки часто получают наибольшую выгоду от производства качественного потомства, а самцы — от спаривания с как можно большим числом самок. В результате самцы и самки развили глубоко различные адаптации, соответствующие их собственным репродуктивным потребностям.

Вопрос для исследователей заключался в том, как естественный отбор действует на нервную систему, чтобы производить адаптивные половые различия в поведении в рамках физических ограничений (размер, энергия) и в основном общего генома.

Исследование предлагает решение этого давнего вопроса, раскрывая новый принцип архитектуры нейронных цепей. Он позволяет развёртывать совершенно разные поведенческие репертуары у самцов и самок при минимальных изменениях в нейронных цепях.

Исследовательская группа под руководством докторов Тэцуи Нодзимы и Анники Рингс обнаружила, что нервная система плодовых мушек Drosophila melanogaster производит различия в поведении, доставляя разную информацию полам.

У самцов дрозофил способность преследовать других мух адаптивна для ухаживания и конкуренции за партнёршу, но бесполезна для самок. Инвестиции самки сосредоточены на успехе потомства, поэтому способность выбирать лучшие места для откладки яиц адаптивна для них.

Исследуя роль всего четырёх нейронов (скопленных парами в каждом полушарии центрального мозга у обоих полов), учёные обнаружили, что половые различия в их нейронной связности перестраивают логику цепи специфичным для пола образом. По сути, самцы получали визуальные сигналы, а самки — в основном обонятельные (запаховые). Команда продемонстрировала, что этот диморфизм приводит к полоспецифичным поведенческим ролям этих нейронов: визуально направленное преследование при ухаживании у самцов и коллективная откладка яиц у самок.

Эти небольшие изменения в связности между полами позволили выполнять полоспецифичное адаптивное поведение, наиболее подходящее для репродуктивных потребностей, через минимальные модификации общих нейронных сетей. Этот принцип работы цепи может повысить эволюционную пластичность мозговых цепей, так как половые цепи становятся менее ограниченными разными оптимумами у самцов и самок.

«В конечном итоге эти перестройки цепи приводят к одному и тому же результату — увеличению репродуктивного успеха», — говорится в исследовании.

«Наши результаты предполагают гибкую стратегию, используемую для структурирования нервной системы, когда относительно небольшие модификации в нейронных сетях позволяют каждому полу реагировать на окружающую среду соответствующим их полу образом».

Более того, это первый случай, когда чёткая связь между полоспецифичными различиями в нейронных сетях была явно связана с поведением.

По словам профессора Стивена Гудвина, предыдущие работы в этой области предполагали, что полоспецифичные различия в обработке сенсорной информации могут приводить к полоспецифичному поведению, однако те эксперименты оставались на уровне различий в нейроанатомии и физиологии без доказательной связи с поведением. «Думаю, мы продвинулись дальше, так как связали полодиморфные анатомические входы высшего порядка с полоспецифичной физиологией и полоспецифичными поведенческими ролями».

Исследователи утверждают, что «эволюционные силы» обусловили эти адаптации: «У Drosophila самцы конкурируют за партнёршу через ухаживание, в то время как инвестиции самки сосредоточены на успехе их потомства».

Они заключают: «В этом исследовании мы показали, как полоспецифичное переключение между визуальными и обонятельными входами лежит в основе адаптивных половых различий в поведении и даёт представление о том, как подобные механизмы могут быть реализованы в мозге других полодиморфных видов».