Ученые из Университета Рокфеллера исследовали биологические основы индивидуального поведения на примере нематод Caenorhabditis elegans . Они обнаружили, что при определенных обстоятельствах за развитие индивидуальности в них отвечает не только генетический код, но и случайности в развитии нервной системы.

Индивидуальность у червей?

Вопрос о том, что определяет индивидуальность человека, интересует не только ученых, но и общественность. Существует несколько популярных взглядов. Первый — что все, что определяет индивидуальное развитие, заложено в генах, а второй — наоборот, что руководящая роль принадлежит жизненному опыту, а также куча других промежуточных точек зрения.

Однако исследователи из Университета Рокфеллера решили исследовать , как развивается индивидуальность в созданий, которые имеют одинаковый уровень жизненного опыта и генетическое разнообразие.

Ученые исследовали биологические основы индивидуальности на примере червей.
Взрослая особь c. elegans. Источник: Wikimedia Commons

Для этого у них был действительно замечательный объект для исследования — круглый червь Caenorhabditis elegans . Они также являются родственниками таких неприятных «квартирантов» человека как аскариды . Эти крошечные существа свободно живут в разных богатых питательными веществами средах и является одним из самых любимых объектов исследования биологов.

Тело самца С.elegans состоит из 1031 клетки, а тело гермафродита (самки способной производить сперму) — с 959. Из них 302 клетки приходится на нервную систему, чего С.elegans вполне достаточно. Весь геном этой простой животного содержит 100 000 000 пар нуклеотидов . Все это было подробно картографовано, поэтому С.elegans почти не несет никаких неожиданностей для ученых.

Анатомия C. elegans. Источник: Hannah Nicholas / Science Ukraine
Анатомия C. elegans. Источник: Hannah Nicholas / Science Ukraine

На этот раз ученые взяли нематод, которые были генетически идентичными между собой и поместили их в совершенно идентичные условия. При этом была создана система, которая позволяла подробно записывать поведение каждой особи С.elegans в течение ее развития.

celegans-ptreidishC. elegans занимаются собственными делами в чашке Петри. Источник: Slavica Berber
celegans-ptreidishC. elegans занимаются собственными делами в чашке Петри. Источник: Slavica Berber

Исследователи установили, что в течение своей жизни С.elegans демонстрируют отличные шаблоны поведения, но на одной и той же стадии развития особи с одинаковыми генами проявляют одни и те же шаблоны.

Даже будучи разделенными между собой и не имея возможности направлять сигналы друг другу, С.elegans демонстрировали одни и те же особенности при поиске пищи. Этот набор шаблонов с определенной долей уверенности можно считать индивидуальностью каждой нематоды, какой бы примитивной по сравнению с человеческой индивидуальностью она ни была. Казалось бы, С.elegans подтвердили, что в простейшем случае индивидуальность полностью определяется геномом и средой.

Генетика решает не все

Между тем ученые также установили, что часть популяции нематод с тем же геномом и в тех же условиях демонстрирует другие шаблоны поведения, то есть индивидуальность в них немного разная. Объясняется это тем, что на стадии формирования нервной системы С.elegans существует несколько вариантов того, как могут сочетаться нейроны и у небольшого процента существ они соединяются не так, как у остальных.

Ученые исследовали биологические основы индивидуальности на примере червей.
Лабораторная схема для наблюдения за нематодами С.elegans . DOI: 10.1016 / j.cell.2017.10.041

Кроме того, исследователи с помощью генной инженерии вмешивались в геном нематод, регулируя синтез различных нейромедиаторов — химических веществ, которые регулируют работу нервной системы и идентичны или очень похожими на людей и С.elegans . Было установлено, что если в популяции нематод «выключить» синтез нейромедиатора дофамина , то это снижает процент особей, демонстрирующих уникальную поведение. В то же время, если лишить С.elegans серотонина , то все различия в поведении особей исчезают.

Обычно между людьми и нематодами — огромная биологическая расстояние. Однако результаты исследований ясно показывают, что даже в таких простых по своим поведением существ как С.elegans невозможно установить, какой будет их индивидуальность, исходя только генотипа животных. Похоже, что высокая вариативность шаблонов поведения является эволюционно выгодной независимо от того, сколько нейронов содержит их нервная система.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Пожалуйста, введите свой комментарий!
Пожалуйста, введите ваше