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当雄性鱼建造城堡给词性鱼留下深刻印象时 男孩的基因会被“打开”并“调入”

本能,但有些东西迫使一些动物以某种方式行事,也许是基因中的程序。研究人员直接将基因活动与本能行为联系在一起的小型雄鱼中,这些雄性鱼在沙中形成图案以吸引其配偶。领导这项新研究的佐治亚理工学院和斯坦福大学的科学家们希望在未来看看某些行为是否确实是遗传程序。如果他们通过基因调控点击以激发神经元模式从而产生行为。

佐治亚理工学院生物科学学院教授兼主席Todd Streelman说:“我们还没有,但我们已经开始掌握驱动神经元模式的基因调控模式。”“我们能够看到基因表达与行为之间存在明显的联系。”

更好地了解自闭症

这项研究有朝一日可能有助于更好地了解自闭症,因为鱼类行为背后的基因具有与自闭症谱系障碍有关的人类表亲。一些典型的自闭症行为,如“堆叠”,其中一个孩子强迫性地将物体排列成整齐的行或塔,与鱼类,慈鲷,如何重复堆积沙子以形成对称的形态有相似之处。

但就目前而言,研究人员正在探索试图在非洲马拉维湖吸引配偶的雄性慈鲷。在他们的研究中,他们发现特定基因的调节和与它们相关的重复行为的发生几乎是一脉相承的,这是一个新发现。他们将结果发表在“美国国家科学院院刊”上。该研究由国家神经疾病和中风研究所,国家老龄化研究所和国家综合医学研究所资助,所有这些都是美国国立卫生研究院的一部分。此外,关于基因行为的基因如何随着时间的推移而发展的知之甚少,研究人员发现其进化可能围绕基因调控以响应动物环境中发生的事情的迹象。在雄性慈鲷的情况下,当准备交配的雌性出现时,基因调节和行为被触发。

挖我的城堡

让我们从行为开始然后转到基因活动。

男孩慈鲷自己敲出建立东西从沙子打动女孩鱼准备交配。大多数慈鲷物种形成一个坑或陨石坑,这似乎是进化较老和更成熟的行为,而其他物种建造了一座城堡,这被广泛认为是新的进化发展。坑和城堡都被称为“保龄球”,需要鱼在同一个圈内游泳,在一个地方挖出沙子并将其吐出其他地方。

不同之处在于,坑坑建造者从他们游泳的圆圈内舀起沙子并将其存放在外面。在凉亭中间留下一个洞,周围有凸起的边缘,使其像一个陨石坑。城堡建造者从圆圈外挖出沙子并将其沉积在里面,这在凉亭中间形成一个凸起的结构,使其类似于火山。

“一旦雌性生殖活跃,就会继续转变。突然间,雄性开始舀食并吐出数千次来构建它们的结构,”Streelman实验室的博士后研究员Zachary Johnson说。约翰逊是新研究的合着者;Streelman联合首席研究员。

挖掘和随地吐痰是如此不断,以至于两英寸的鱼铲起两英尺宽的结构:一些物种的坑保龄球,其他物种的城堡保龄球。差异在于吸引合适的伴侣。“不同的物种在一个公共区域制造他们的坑和城堡,所以结构必须非常具体,所以正确的雌性物种可以看到,'这是我想要的那个'与其他物种构建另一个的其他人相比然后,她必须从她自己的物种中选择她想要的特定人物,“该研究的共同第一作者,Streelman实验室的研究生助理Chinar Patil说。

交叉繁殖慈鲷

为了观察与这些建筑行为中的任何一种相关的基因,研究人员将具有城堡建造物种的交叉配对物种制造成具有两组基因的混合慈鲷。这些混合动力车带来了一个幸运的惊喜。杂交鱼按顺序完成了两种行为:首先是坑制作,然后是城堡制作,总是按顺序排列。

“这太棒了,”约翰逊说。“你可能会认为混合行为是混乱的,或者采取一些中间形式。相反,它们执行一种特定物种的行为,然后过渡到执行其他物种特定的行为。”

凉亭基因加电

这对于研究是有用的,因为杂交种具有来自亲本父母和来自城堡亲本的一个基因的完整拷贝。干净分离的行为允许将每种行为与鱼脑中任一组基因中的激活增加和减少相匹配。

乔治亚理工学院和斯坦福大学的研究人员能够清楚地将坑基因激活与坑行为模式以及城堡基因激活与城堡行为模式相匹配。

帕蒂尔说:“在抄本中,很多基因得到了上调,而鱼类处于制坑模式,城堡副本在城堡制造模式中得到了上调。”这些基因和行为一前一后地“开启”和“调整”。无论是坑与城堡基因的表达差异都不是绝对的咔嗒响应开关,更像是在音频混音器上放下一组杠杆并将另一组调高到显性水平。

基因行为进化

发现这是该研究的重大成就。这听起来像是直接创造行为的基因,但这一点尚未得到证实,可能是未来研究的主题。

然后是关于与行为进化相关的遗传进化的洞察力:坑和城堡物种具有非常相似的基因组。当团队对坑和城堡物种的DNA进行测序时,进化差异似乎存在于调节基因中,并且它们是许多相同的调节基因,它们在交配环境中发生特定的凉亭建筑行为。

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