Исследование на плодовых мушках позволило впервые перенести поведение между видами с помощью манипуляции одним геном

от

Японские учёные генетически перенесли уникальное брачное поведение с одного вида плодовых мушек на другой. Включив один ген в инсулин-продуцирующих нейронах, команда успешно заставила вид плодовых мушек (Drosophila melanogaster) выполнять ритуал дарения подарков, которого они раньше не делали.

Исследование, опубликованное в журнале Science, представляет первый пример манипуляции одним геном для создания новых нейронных связей и переноса поведения между видами.

В природе большинство самцов плодовых мушек ухаживают за самками, быстро вибрируя крыльями для создания звуковых паттернов или «брачных песен». Однако у Drosophila subobscura сформировалась совершенно иная стратегия: самцы отрыгивают пищу и предлагают её самкам в качестве подарка во время ухаживания. Такого поведения нет у близкородственных видов, таких как D. melanogaster.

Эти два вида плодовых мушек разошлись около 30–35 миллионов лет назад. У обоих есть ген под названием «fruitless» или «fru», который контролирует брачное поведение у самцов, но они используют разные стратегии — один вид поёт, а другой дарит подарки.

Исследователи обнаружили причину этого различия: у самцов D. subobscura, приносящих подарки, инсулин-продуцирующие нейроны связаны с центром контроля за ухаживанием в мозге, в то время как у поющих самцов (D. melanogaster) эти клетки остаются не связанными.

«Когда мы активировали ген fru в инсулин-продуцирующих нейронах поющих самцов для производства белков FruM, клетки вырастили длинные нейронные отростки и соединились с центром ухаживания в мозге, создавая новые мозговые схемы, которые впервые вызвали у D. melanogaster поведение по дарению подарков», — объясняет доктор Рёя Танака, соавтор исследования и преподаватель в Высшей школе естественных наук Университета Нагоя.

Учёные вставили ДНК в эмбрионы D. subobscura, чтобы создать мух с термоактивируемыми белками в определённых клетках мозга. Они использовали тепло для активации групп этих клеток и сравнили мозги мух, которые срыгивали пищу и которые этого не делали. Они идентифицировали 16–18 инсулин-продуцирующих нейронов, которые производят специфичный для самцов белок FruM, сгруппированных в части мозга, называемой pars intercerebralis.

«Наши результаты показывают, что эволюция нового поведения не обязательно требует появления новых нейронов; вместо этого небольшая генетическая перестройка в нескольких уже существующих нейронах может привести к поведенческому разнообразию и, в конечном итоге, способствовать видообразованию», — отмечает доктор Юсуке Хара, соавтор исследования из Национального института информационных и коммуникационных технологий (NICT).

«Мы показали, как можно проследить сложные формы поведения, такие как дарение брачных подарков, до их генетических корней, чтобы понять, как эволюция создаёт совершенно новые стратегии, помогающие видам выживать и размножаться», — сказал старший автор исследования доктор Дайсуке Ямамото из NICT.

Предоставлено Университетом Нагоя.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте