作者:Norihiro Okada 来源:《PLOS遗传学》 发布时间:2020/6/24 9:20:55
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动物“打架” 基因同步

 

 

当拳王阿里在拳击台上与对手一决高下时,几乎没有人会想他们脑中的基因发生了什么变化。但是,据《科学》报道,一项关于斗鱼的新研究表明,当鱼争斗时,其脑中的基因开始以一种协调的方式开启和关闭。目前还不清楚这些基因的作用以及它们是如何影响争斗的,但类似的变化可能正在人类身上上演。

包括人类在内,动物协调行为的分子机制是一个谜。“无论是交配还是搏斗,动物需要擅长于此,但我们并不清楚它们是如何做到的。”美国得克萨斯大学进化社会神经科学家Hans Hofmann说。

当日本北里大学分子生物学家Norihiro Okada第一次在电视上看到暹罗斗鱼时,他意识到这种动物可以帮助解开谜团。

金鱼般大小的暹罗斗鱼原产于泰国,经过培育后,它们的鳍和尾巴都变得非常大,颜色也很鲜艳,水族馆倾向于将它们分开饲养。这些鱼的领地意识很强,它们会进行持续一个多小时的攻击、撕咬和追逐。

Okada和同事录下了17对鱼之间超过12个小时的打斗过程,然后分析了每一次打斗的情形和时间。6月17日,研究人员在《公共科学图书馆·遗传学》上发表报告说,战斗时间越长,鱼的行为就越同步,它们绕圈、攻击和撕咬的时间比人们认为的要长。

该团队还发现,斗鱼之间的打斗是精心设计的。例如,战斗大约持续80分钟,每次打斗之间似乎都有“商定”的休息时间。每隔5至10分钟,当鱼持续咬住对手的下巴时,战斗就会升级—— 这是一种阻止呼吸的策略,因此考验了谁能坚持最长时间。之后,斗鱼分开呼吸,打斗重新开始。

研究人员发现,这种协同行为同样发生在分子水平上。

经过20分钟的战斗,5对斗鱼死亡了。研究人员比较了战斗前后鱼大脑中哪些基因是开启的。60分钟后,他们对另外5组鱼进行了同样的测试。

研究小组发现,在20分钟时,每条鱼体内都有一些相同的基因——启动其他基因的“中间早期基因”活跃起来。在60分钟时,又有数百个基因协同表达。特定基因开启的时间对每对鱼而言都是特定的,这表明鱼之间的相互作用在协调一连串的变化。

Okada不知道这些基因到底在做什么,也不知道它们是如何影响战斗过程的。他认为,实力相对较弱的一方需要评估对手的能力,并在受伤前退出,基因可能在这方面发挥了作用。但Hofmann认为,这些基因对鱼未来如何与其他鱼争斗产生了更大影响。

去年,两个研究小组在《细胞》上报道,哺乳动物之间的互动会使大脑活动同步。在这两项研究中,动物互动时间越长,它们的大脑活动就越同步。

“最新研究为这项工作‘增加了一个新维度’,因为现在看来,基因和神经活动是同步的。”《细胞》论文作者之一、加州大学神经科学家洪暐哲说,“这一发现无疑为未来研究提出了许多令人兴奋的问题。”

未参与该项研究的伊利诺伊大学香槟分校行为生态学家Alison Bell说,科学家在鱼身上看到的可能也适用于人类。例如,20世纪80年代的一项研究表明,长期生活在一起的已婚夫妇的面部特征越来越相似。Okada也说,这也可能是基因活动趋同的信号。(来源:中国科学报 文乐乐)

相关论文信息:https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1008831

 
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