Гены помогают червям решать, где пообедать

Исследователи из Университета Рокфеллера выявили естественные вариации генов, влияющих на решение микроскопического червя Caenorhabditis elegans остаться на текущем источнике пищи или отправиться на поиски нового.

Ключевые гены и механизм

• Главную роль играет ген tyra-3, кодирующий рецептор тирамина — аналога адреналина у беспозвоночных. Этот нейромедиатор связан с реакцией "бей или беги" у млекопитающих.
• Вариации tyra-3 наиболее значимо влияют на поведение червя в "пограничных" ситуациях, когда количество доступных бактерий находится на среднем уровне. При изобилии или сильной нехватке пищи эффект ослабевает.
• Экспрессия гена tyra-3 (визуализированная с помощью зеленого флуоресцентного белка) происходит примерно в дюжине клеток, но ключевое влияние на поиск пищи оказывает его активность в двух сенсорных нейронах, которые обнаруживают сигналы окружающей среды.

Значение исследования

• Работа показывает, что молекулы, родственные адреналину, участвуют в принятии решений у самых разных животных, включая человека.
• "Это говорит о том, что эти молекулы использовались разными ветвями животного царства для решения схожих проблем", — отмечает аспирант Андрес Бендески, ведущий автор исследования.
• Исследование, опубликованное в журнале Nature, сочетает генетический скрининг и нейронный анализ на модели с полностью картированной нервной системой из 302 нейронов.

Контекст и перспективы

• Ранее известный вариант гена npr-1, влияющий на поиск пищи, является искусственным и возник в лабораторных штаммах, тогда как tyra-3 — естественная вариация.
• Подобные фундаментальные исследования механизмов поведения становятся чрезвычайно сложными для более высокоорганизованных животных из-за миллиардов нейронов и переменных среды, однако они прокладывают путь к пониманию основ принятия решений.