Исследование диких воробьев связало социальное поведение в природе с конкретным геном
Уникальное исследование белошейной зонотрихии (Zonotrichia albicollis) выявило биологический путь, связывающий вариации в агрессивном и родительском поведении птиц в дикой природе с вариациями в их геноме.
Эксперименты, проведенные лабораторией нейробиолога Донны Мэйни из Университета Эмори, показали, что вариация в экспрессии гена рецептора альфа эстрогена (ER-alpha) сильно предсказывает поведение птиц.
Ключевые особенности исследования:
- Это одно из самых комплексных исследований того, как перестройка хромосомы влияет на социальное поведение у позвоночных.
- Работа интегрировала полевые наблюдения за поведением в естественной среде с лабораторным анализом экспрессии генов в мозге.
- Объектом стала белошейная зонотрихия — модель для изучения генетики поведения из-за хромосомной инверсии, разделившей вид на две морфы.
Две морфы и их поведение:
- Белополосая морфа: Имеет перестроенную хромосому, более агрессивна и менее заботлива в родительском поведении.
- Рыжеполосая морфа: Не имеет перестроенной хромосомы, менее агрессивна и более заботлива.
- Морфы почти всегда образуют пары друг с другом, что эволюционно выгодно.
Методы исследования:
- Полевые наблюдения (три года, Мэн, США):
- Родительское поведение: Измерялось по количеству кормлений птенцов за заданное время.
- Агрессия: Измерялась по частоте пения в ответ на симуляцию вторжения на территорию (клетка с живой птицей и запись песни самца).
- Лабораторный анализ: Изучалась экспрессия нейроэндокринных генов, в первую очередь ER-alpha, который находится в зоне хромосомной инверсии.
Главный результат:
В области мозга, важной для агрессии, у белополосых птиц уровень ER-alpha был в три раза выше, чем у рыжеполосатых. Совместный анализ данных показал, что экспрессия ER-alpha в этой и других областях мозга предсказывала вариации в территориальной агрессии и родительском поведении.
Объяснение механизма:
Поведение, различающееся у морф, зависит от половых стероидных гормонов (например, тестостерона). Однако даже при равном уровне тестостерона белополосые самцы поют больше. Это указывает на разную чувствительность мозга к гормонам. ER-alpha — это рецептор, делающий мозг чувствительным к тестостерону, поэтому его повышенный уровень у белополосых птиц объясняет их поведение.
Значение:
Выявленный механизм мог сыграть важную роль в поведенческой эволюции. Исследование дает важные подсказки для понимания сложного взаимодействия генов, белков и социального поведения, в том числе у людей, которые также демонстрируют вариации в агрессии и родительском поведении.
Работа над ER-alpha завершает первый этап исследования. Команда также изучает другие нейроэндокринные гены, захваченные хромосомной перестройкой, которые могут регулировать социальное поведение.