Учёные впервые перенесли поведение между видами, манипулируя одним геном

Японские исследователи генетически перенесли уникальное брачное поведение от одного вида плодовых мушек к другому. Активировав один ген в инсулин-продуцирующих нейронах, команда заставила вид Drosophila melanogaster выполнять ритуал дарения подарка, который ему ранее не был свойственен.

Исследование, опубликованное в журнале Science, представляет первый пример манипуляции одним геном для создания новых нейронных связей и переноса поведения между видами.

В природе большинство самцов плодовых мух ухаживают, вибрируя крыльями для создания звуковых паттернов или «брачных песен». Однако Drosophila subobscura выработала иную стратегию: самцы отрыгивают пищу и предлагают её самке в качестве подарка во время ухаживания. Это поведение отсутствует у близкородственных видов, таких как D. melanogaster.

Эти два вида разделились около 30–35 миллионов лет назад. Оба имеют ген fruitless (fru), контролирующий брачное поведение самцов, но используют разные стратегии — один вид поёт, а другой дарит подарки.

Учёные обнаружили причину этого различия: у мух, дарящих подарки (D. subobscura), инсулин-продуцирующие нейроны связаны с центром управления брачным поведением в мозге, в то время как у поющих мух (D. melanogaster) эти клетки остаются несвязанными.

«Когда мы активировали ген fru в инсулин-продуцирующих нейронах поющих мух для производства белков FruM, клетки вырастили длинные нейронные отростки и соединились с брачным центром в мозге, создав новые нейронные цепи, которые впервые породили поведение дарения подарков у D. melanogaster», — объясняет доктор Рёя Танака, соавтор исследования.

Исследователи идентифицировали 16–18 инсулин-продуцирующих нейронов, производящих мужской специфичный белок FruM, сгруппированных в области мозга, называемой pars intercerebralis.

«Наши данные показывают, что эволюция нового поведения не обязательно требует появления новых нейронов; вместо этого, небольшая генетическая перестройка в нескольких уже существующих нейронах может привести к диверсификации поведения и, в конечном счёте, способствовать видообразованию», — отмечает доктор Юсукэ Хара, соавтор исследования.

«Мы показали, как можно проследить сложное поведение, такое как дарение брачных подарков, до его генетических корней, чтобы понять, как эволюция создаёт совершенно новые стратегии, помогающие видам выживать и размножаться», — заявил старший автор работы доктор Дайсукэ Ямамото.