Вчені дослідили біологічні основи індивідуальності

Вчені з Університету Рокфеллера дослідили біологічні основи індивідуальної поведінки на прикладі нематод Caenorhabditis elegans. Вони виявили, що за певних обставин за розвиток індивідуальності у них відповідає не тільки генетичний код, але й випадковості у розвитку нервової системи.

Індивідуальність у черв’яків?

Питання про те, що визначає індивідуальність людини, цікавить не тільки науковців, але й громадськість. Існує декілька популярних поглядів. Перший – що усе, що визначає індивідуальний розвиток, закладено у генах, а другий – навпаки, що керівна роль належить життєвому досвіду, а також купа інших проміжних точок зору.

Проте дослідники з Університету Рокфеллера вирішили дослідити, як розвивається індивідуальність у створінь, які мають однаковий рівень життєвого досвіду та генетичне різноманіття.

Доросла особина c. elegans. Джерело: Wikimedia Commons

Для цього у них був дійсно чудовий об’єкт для дослідження – круглий черв’як Caenorhabditis elegans. Вони також є родичами таких неприємних “квартирантів” людини як аскариди. Ці крихітні створіння вільно живуть у різних багатих на поживні речовини середовищах і є одними з найулюбленіших об’єктів дослідження біологів.

Тіло самця с.elegans складається з 1031 клітини, а тіло гермафродита (самки здатної виробляти сперму) – з 959. З них 302 клітини припадає на нервову систему, чого с.elegans цілком достатньо. Увесь геном цієї простої тварини містить 100 мільйонів пар нуклеотидів. Усе це було детально картографовано, тому с.elegans майже не несе жодних несподіванок для вчених.

Анатомія C. elegans. Джерело: Hannah Nicholas/Science Ukraine

Цього разу вчені взяли нематод, які були генетично ідентичними між собою та помістили їх в абсолютно ідентичні умови. При цьому була створена система, яка дозволяла детально записувати поведінку кожної особини с.elegans впродовж її розвитку.

celegans-ptreidish
C. elegans займаються власними справами у чашці Петрі. Джерело: Slavica Berber

Дослідники встановили, що протягом свого життя с.elegans демонструють відмінні шаблони поведінки, але на одній і тій самій стадії розвитку особини з однаковими генами виявляють одні й ті ж шаблони.

Навіть бувши розділеними між собою і не маючи змоги надсилати сигнали одне одному, с.elegans демонстрували одні й ті ж самі особливості під час пошуку їжі. Цей набір шаблонів із певною часткою упевненості можна вважати індивідуальністю кожної нематоди, якою б примітивною у порівнянні з людською індивідуальністю вона б не була. Здавалося б, с.elegans підтвердили, що у найпростішому випадку індивідуальність повністю визначається геномом і середовищем.

Генетика вирішує не все

Між тим вчені також встановили, що частина популяції нематод із тим самим геномом і у тих самих умовах демонструє інші шаблони поведінки, тобто індивідуальність у них трошки різна. Пояснюється це тим, що на стадії формування нервової системи с.elegans існує кілька варіантів того, як можуть сполучатися нейрони і у невеликого відсотка істот вони з’єднуються не так, як у решти.

Лабораторна схема для спостереження за нематодами с.elegans. DOI: 10.1016/j.cell.2017.10.041

Крім того, дослідники за допомогою генної інженерії втручалися у геном нематод, регулюючи синтез різних нейромедіаторів – хімічних речовин, які регулюють роботу нервової системи та є ідентичними або дуже схожими у людей та с.elegans. Було встановлено, що якщо у популяції нематод “вимкнути” синтез нейромедіатора дофаміну, то це знижує відсоток особин, що демонструють унікальну поведінку. Водночас, якщо позбавити с.elegans  серотоніну, то всі відмінності у поведінці особин зникають.

Звичайно між людьми та нематодами – величезна біологічна відстань. Однак результати досліджень ясно показують, що навіть у таких простих за своєю поведінкою істот як с.elegans неможливо встановити, якою буде їхня індивідуальність, виходячи лише генотипу тварин. Схоже, що висока варіативність шаблонів поведінки є еволюційно вигідною незалежно від того, скільки нейронів містить їхня нервова система.

Cell (2018), DOI: 10.1016/j.cell.2017.10.041

The post Вчені дослідили біологічні основи індивідуальності appeared first on Science Ukraine.

Джерело та деталі: Вчені дослідили біологічні основи індивідуальності

Місія онлайн-видання Science Ukraine є амбітною та, водночас, важливою для всього суспільства – змінити уявлення про науково-популярну журналістику в Україні; ми створюємо сучасне українське науково-популярне медіа. Ми не абстрагуємось на поверхневій інформації зі ЗМІ, а формуємо та об’єднуємо джерела. Ми навчаємось та навчаємо.

Updated: 20.02.2018 — 12:30
2012 - 2018 © Іменка - RSS новини з сайтів України | Підтримка: Діал інформаційна система | Двигунець: Wordpress | Тема: Frontier