Японские биологи совершили прорыв в генетике поведения, доказав, что манипуляция всего одним геном способна полностью перестроить нейронную сеть и передать сложный врожденный инстинкт от одного биологического вида другому.
Исследовательская группа из Японии успешно внедрила уникальную стратегию ухаживания одного вида плодовых мушек другому. Путем точечной активации специфического гена в инсулин-продуцирующих нейронах, ученые заставили мушек вида Drosophila melanogaster исполнять ритуал «дарения подарков», который ранее никогда не наблюдался у этого вида. Данная работа, опубликованная в журнале Science, стала первым в истории примером того, как изменение единственного генетического звена создает новые межнейронные связи, перенося поведенческие паттерны между видами.
В естественной среде брачные игры большинства плодовых мушек заключаются в вибрации крыльев, создающей специфические звуковые «песни». Однако Drosophila subobscura в ходе эволюции выработала иную тактику: самцы предлагают самкам пищу в качестве подношения. У близкородственных видов, включая классическую лабораторную мушку D. melanogaster, подобное поведение отсутствует.
Эволюционные пути этих видов разошлись около 30–35 миллионов лет назад. Несмотря на это, у обоих сохранился ген fruitless (fru), координирующий половое поведение. Ключевое различие крылось в архитектуре мозга: у вида-донора (D. subobscura) инсулиновые нейроны напрямую соединены с центром управления ухаживанием, тогда как у «поющих» мушек эти связи отсутствовали.
«Активировав ген fru в инсулиновых нейронах D. melanogaster, мы инициировали синтез белков FruM. Это заставило клетки отрастить новые отростки и сформировать нейронную цепь, связывающую их с центром ухаживания. В результате мушки впервые начали демонстрировать несвойственное им поведение — дарение пищи», — поясняет доктор Рёя Танака из Университета Нагоя.
В ходе эксперимента ученые использовали методы генной инженерии, чтобы сделать определенные клетки мозга чувствительными к температурному воздействию. Сравнивая активность мозга особей, проявлявших склонность к «подаркам», исследователи локализовали группу из 16–18 нейронов в области pars intercerebralis, отвечающих за этот процесс.
«Наше открытие демонстрирует, что для появления новых форм поведения природе не всегда нужны новые нейроны. Достаточно тонкой генетической настройки уже существующих связей, чтобы обеспечить поведенческое разнообразие, способствующее выживанию и разделению видов», — подчеркивает соавтор работы доктор Юсукэ Хара.
Ведущий автор исследования доктор Дайсукэ Ямамото добавил: «Мы наглядно показали, как сложные эволюционные стратегии, такие как брачные дары, можно проследить до конкретных генетических основ и понять механизмы формирования новых адаптивных навыков».
Научная работа: Ryoya Tanaka et al., Cross-species implementation of an innate courtship behavior by manipulation of the sex-determinant gene. Science 389, 747-752 (2025). DOI: 10.1126/science.adp5831
Источник: 4everscience
