Ускользающая добыча

Реакции избегания — одни из самых изучаемых нейробиологами моделей поведения для понимания обработки сенсорной информации мозгом. Способность уклоняться от хищников играет ключевую роль в естественном отборе.

Новое исследование учёных из Медицинской школы Университета Массачусетса (UMMS), опубликованное на этой неделе в Current Biology, впервые демонстрирует полный биологический и экологический путь: от генов к молекулам, нейронным цепям, поведению и среде обитания.

Модель поведения C. elegans

Лёгкое прикосновение к голове микроскопической нематоды C. elegans заставляет её прекратить обычные исследовательские движения головой и быстро попятиться. Это один из редких примеров, где учёным полностью понятен путь от сенсорного нейрона до скоординированной двигательной реакции.

Гипотеза: связь с хищными грибами

Учёные предположили, что такое специфическое поведение (подавление движений головой именно при касании головы) развилось как адаптация к хищным грибам в естественной почвенной среде обитания червя. Эти грибы используют сжимающиеся кольца-ловушки для поимки добычи.

«Хищные грибы и почвенные нематоды имеют отношения хищник-жертва, уходящие в прошлое более чем на 100 миллионов лет», — сказал Марк Алкема, ведущий автор исследования.

Хотя ловушка гриба срабатывает быстро, существует небольшая задержка, в течение которой червь может аккуратно отступить. Подавление движений головой, по мнению учёных, увеличивает шансы червя аккуратно выскользнуть из смертельной петли.

Экспериментальное подтверждение

В ходе конкурентных экспериментов между мутантными и нормальными нематодами выяснилось, что черви, которые не могли подавлять движения головой, попадались в ловушки грибов гораздо эффективнее.

«Черви, которые не могли подавлять движения головой, ловились гораздо эффективнее, чем те, кто мог. Это указывает, что подавление движений головой даёт селективное преимущество для выживания при встречах с грибами в естественной среде», — сказал аспирант Крис Кларк.

Эволюционные выводы

Исследование предполагает, что данное поведение могло эволюционировать под давлением естественного отбора со стороны хищных грибов как часть «эволюционной гонки вооружений». Понимание нейротрансмиттеров и рецепторов, контролирующих это поведение у C. elegans, позволяет начать изучать, как среда обитания формировала эволюцию поведения.