Почему некоторые виды кажутся особенно внимательными родителями, в то время как другие оставляют своих детенышей на произвол судьбы? В течение многих лет ученые считали, что одним из основных факторов является опыт - утверждалось, что животное, воспитанное внимательным родителем, скорее всего, само будет внимательным родителем.
Новое исследование, проведенное в Гарварде, ставит под сомнение эту идею и впервые обнаруживает связи между активностью определенных генов и различиями в воспитании у разных видов.
Под руководством профессора органической и эволюционной биологии, молекулярной и клеточной биологии Хопи Хекстры и Андреса Бендески, постдокторского исследователя в лаборатории Хекстры, группа исследователей, изучающая генетику, лежащую в основе родительского поведения, обнаружила не только то, что разные гены может влиять на поведение самцов и самок, но ген гормона вазопрессина, по-видимому, тесно связан со строительством гнезд у родительских мышей. Исследование описано в статье от 19 апреля, опубликованной в журнале Nature..
«Это один из первых случаев, когда ген участвует в родительской заботе у млекопитающего», - сказал Хекстра. «На самом деле, это один из немногих генов, вовлеченных в эволюцию поведения в целом… но что мне кажется особенно интересным, так это то, что, хотя во многих системах мы знаем, что на родительское поведение может влиять ваше среды, теперь у нас есть доказательства того, что генетика также может играть важную роль."
«Мы знаем, что между видами существуют различия в том, насколько родительское поведение они обеспечивают для своих детенышей», - сказал Бендески. «Дело не в том, что кто-то лучше или хуже, это просто разные стратегии… но до нашего исследования мы понятия не имели, как эволюционировало это родительское поведение, был ли один ген, который опосредует все различия в поведении, или их было 10 или 20."
Идея исследования возникла из-за различий в системах спаривания, которые исследователи наблюдали между двумя сестринскими видами мышей - Peromyscus maniculatus, также известной как мышь-олень, и Peromyscus polionotus, или старой полевой мышью.
«Как и многие грызуны, мышь-олень - это то, что мы называем неразборчивыми в связях, что означает, что и самцы, и самки спариваются с несколькими особями», - сказал Хекстра. «Часто, когда вы генотипируете помет, вы найдете щенков от нескольких отцов».
Старая полевая мышь, для сравнения, моногамна, поэтому все щенки в помете связаны только с одним отцом.
«Доказано, что у этих мышей разные системы спаривания», - сказал Хекстра. «Когда Андрес присоединился к лаборатории, ему было интересно задать вопрос, переходят ли эти различия в различия в родительской заботе?»
Чтобы понять эти различия, Бендески сначала создал поведенческий анализ, который отслеживал поведение как самцов, так и самок каждого вида и измерял, как часто они проявляли родительское поведение, например, строили гнезда, облизывали и сжимали своих детенышей.
В целом данные показали, что самки обоих видов были внимательными матерями. Основные различия, по словам Хекстры, заключались в отцах. Отцы мышей Oldfield относительно вовлечены в воспитание детенышей, как и матери oldfield, но отцы мышей-оленей участвуют относительно мало.
Чтобы проверить, какое влияние оказывают эти разные стили воспитания, Бендески затем провел эксперимент по перекрестному приему, позволив родителям старых полевых мышей вырастить детенышей мышей-оленей и наоборот, а затем понаблюдать за родительским поведением щенков, когда они повзрослели. сами родители.
«Мы обнаружили, что нет никакого измеримого эффекта в зависимости от того, кто их воспитывает», - сказал Хекстра. «Все дело в том, кто они генетически».
Чтобы получить эту генетику, исследователи затем скрестили два вида, а затем скрестили получившихся мышей, создав гибридных мышей второго поколения, которые имели участки генома от каждого вида.
Когда команда начала определять участки генома, связанные с различиями в поведении между двумя видами, они не только обнаружили, что некоторые эффекты зависят от пола, но и что некоторые участки, по-видимому, влияют на несколько видов поведения..
«Что я нахожу очень интересным, так это то, что мы обнаружили, что разные гены могут объяснить эволюцию отцовской и материнской заботы», - сказал Бендески. «Это интересно, потому что это говорит нам о том, что если какая-то мутация в популяции увеличивает материнскую заботу, это может не повлиять на поведение самцов. Таким образом, это поведение может развиваться независимо."
«Другой важный результат здесь заключается в том, что есть некоторые области, которые влияют на несколько признаков, а другие имеют очень специфические эффекты», - добавил Хекстра. «Например, мы обнаружили одну область, которая влияет на облизывание, сбивание в кучу, обращение и извлечение, а другую - только на строительство гнезда».
Вооружившись этими участками генома, Бендески приступил к поиску отдельных генов, которые могут быть связаны с родительским поведением.
«Мы изучили экспрессию в области мозга, называемой гипоталамус, которая, как известно, важна для социального поведения», - сказал Хекстра. «В частности, мы смотрели, какие гены демонстрировали различия в экспрессии между двумя видами. Хотя каждая область могла содержать сотни генов-кандидатов, лишь немногие соответствовали этим критериям».
Почти сразу же, по ее словам, один ген - для производства вазопрессина, который был частью пути, который ранее был связан с социальным поведением у полевок, выскочил на них.
Чтобы проверить, действительно ли вазопрессин влияет на родительское поведение, Бендески вводил дозы гормона самцам и самкам мышей Oldfield и обнаружил, что поведение по строительству гнезда у обоих снизилось. Аналогичный эксперимент, проведенный в сотрудничестве с лабораторией Кэтрин Дюлак, в которой использовались генетические инструменты для управления активностью вазопрессиновых нейронов у лабораторных мышей, подтвердил эти результаты.
Исследование также открывает двери для исследователей, которые получают новое представление о неврологических схемах, участвующих в родительском поведении, позволяя нацеливаться на определенные гены.
«Это дает нам молекулярные ручки, чтобы лучше понять схему», - сказал он. «Мы можем видеть, что происходит в мозге не абстрактно… но мы можем сказать, что вазопрессин переходит из этой части гипоталамуса в эту другую часть мозга, поэтому мы можем видеть, как мозг организован».