Почему и как формируется личность? Изучение эволюции индивидуальности на примере тысяч плодовых мушек

Исследование было направлено на понимание эволюции индивидуальных различий в поведении плодовых мушек (Drosophila melanogaster) — строительных блоков личности.

У животных есть личности

Все животные обладают личностями — индивидуальными поведенческими предпочтениями, которые остаются более или менее стабильными на протяжении жизни. У плодовых мушек индивидуальность проявляется в простых бинарных выборах: поворот налево или направо, выбор горячей или прохладной среды, предпочтение ярко освещенных мест или тени.

На личность влияют как природа (гены), так и воспитание (среда). Гены могут определять, насколько особи отличаются друг от друга. Например, определенные комбинации генов могут привести к широкому разбросу температурных предпочтений у отдельных мушек.

Преимущества вариативности

Эволюционная теория хеджирования ставок (bet-hedging) предполагает, что в непредсказуемой среде наличие вариантов может быть менее рискованным. Гены, влияющие на изменчивость, могут быть адаптивными в такой ситуации.

Рассмотрим пример с предпочтением температуры:

• Особи с низко-вариабельным геном (low-var) имеют схожие температурные предпочтения. Они успешны в стабильной среде со средними температурами.
• Особи с высоко-вариабельным геном (high-var) имеют очень разные температурные предпочтения друг от друга.

В стабильной среде успешны лишь некоторые особи с high-var, чьи предпочтения совпадают с условиями. Однако если температура непредсказуемо колеблется, все low-var особи окажутся неприспособленными. В группе high-var всегда найдутся некоторые особи, чьи конкретные предпочтения позволят им выжить и передать high-var ген дальше. Таким образом, в изменчивых средах гены, повышающие вариативность в популяции, имеют больше шансов сохраниться в долгосрочной перспективе.

Изменчивость поведения реагирует на эволюцию

Чтобы эволюционным путем получить высокую вариативность, в качестве модели было выбрано простое поведение — предпочтение поворота (turn bias) в Y-образном лабиринте (налево или направо). Хотя конкретное направление не наследуется, изменчивость этого предпочтения может быть под влиянием генов. Эту потенциальную изменчивость можно считать «личностью» мушки.

Методом искусственного отбора в течение 21 поколения отслеживались тысячи мушек с помощью видео и компьютерного зрения (ИИ). Отбирались для размножения семьи, у которых потомство демонстрировало наибольший разброс в предпочтениях поворота (признак высоко-вариабельных генов).

В результате были выведены популяции с очень высоким уровнем изменчивости предпочтения поворота. Это показало, что вариативность признаков и усиление индивидуальности в поведении могут эволюционировать в ответ на отбор, по крайней мере, в лаборатории, а потенциально — и в природе.

Создание мира, где доминирует хеджирование ставок

Основываясь на теории bet-hedging, возникла гипотеза: эволюция в непредсказуемой тепловой среде в лаборатории (с колебаниями температур между поколениями) приведет к эволюции более высокой вариативности температурных предпочтений. Была начата работа по созданию контролируемых сред для мушек, но эксперимент временно приостановлен.

Выводы: Исследование продемонстрировало, как эволюция может формировать личность по мере адаптации животных к меняющимся условиям. Ключевые уроки научного процесса: не все идет по плану (как в случае с роботом MAPLE, отказавшим работать в первый день 500-дневного эксперимента), но важно продолжать исследовать, как эволюция формирует индивидуальность.