«Специфичные по полу клетки, которые мы определили, оказывают свое влияние на борьбу, высвобождая определенный тип нейропептида или гормона, который также участвует в агрессии у млекопитающих, включая мышь и крысу», — говорит Андерсон, профессор биологии Сеймура Бензера в Калифорнийский технологический институт и автор-корреспондент исследования. «Кроме того, есть несколько недавних работ, в которых говорится о повышении уровня этого гормона у людей с расстройствами личности, что приводит к более высокому уровню агрессии».Выводы команды изложены в версии журнала Cell от 16 января.На первый взгляд плодовая мушка может показаться совсем не похожей на человека.
Но при более внимательном рассмотрении на генетическом уровне вы обнаружите, что многие из генов, обнаруженных у этих мух, также присутствуют — и играют аналогичные роли — у людей. Однако, хотя такая консервация сохраняется для генов, участвующих в основных клеточных функциях и развитии, было ли это справедливо и для генов, контролирующих сложное социальное поведение, такое как агрессия, было далеко не ясно.«Насколько нам известно, наши исследования являются первыми, в которых идентифицирован ген, который играет консервативную роль в агрессии от мух до людей», — объясняет Андерсон, который также является исследователем в Медицинском институте Говарда Хьюза.
Андерсон говорит, что если это верно для одного из таких генов, то это, вероятно, верно и для других. «Наше исследование подтверждает использование плодовых мушек в качестве модели для открытия новых генов, которые также могут контролировать агрессию у людей».Менее сложная нервная система плодовой мухи облегчает изучение их, чем людей или даже мышей, еще одного генетического модельного организма. Для этого конкретного исследования исследовательская группа создала небольшую библиотеку, состоящую из разных линий мух; в каждой линии разные наборы специфических нейронов были генетически помечены и могли быть искусственно активированы, при этом каждый тип нейронов секретировал свой нейропептид.
Сорок таких линий были протестированы на их способность повышать агрессию при активации меченых нейронов. Тот, который вызвал наиболее резкое усиление агрессии, имел нейроны, экспрессирующие определенный нейропептид, называемый тахикинином, или Tk.Затем Андерсон и его коллеги использовали набор генетических инструментов, чтобы точно определить, какие нейроны были ответственны за эффект агрессии, и посмотреть, контролирует ли ген, кодирующий Tk, агрессивное поведение, действуя в этой клетке.
«Нам пришлось отсеять разные клетки, чтобы точно определить, какие из них были вовлечены в агрессию — именно так мы обнаружили, что внутри этой линии существует специфический для мужчин набор нейронов, ответственных за усиление агрессивного поведения», — объясняет Кента Асахина. , научный сотрудник лаборатории Андерсона и ведущий автор исследования. Специфические для самцов нейроны, контролирующие поведение при ухаживании, ранее были идентифицированы у мух, но это был первый случай, когда были обнаружены специфические для самцов нейроны, которые конкретно контролируют агрессию. Идентифицировав этот нейрон, команда смогла изменить экспрессию его гена.
Асахина говорит: «Мы обнаружили, что если вы перепроизводите ген в этой клетке, а затем стимулируете клетку, вы получаете еще более сильный эффект, способствующий агрессии, чем если бы вы стимулировали клетку без избыточного продуцирования гена».Фактически, сочетание активации клетки и сверхпродукции нейропептида, который высвобождается при активации клетки, заставило мух атаковать цели, которые они обычно не атаковали бы.
Например, когда исследователи удалили сигналы, которые обычно вызывают агрессию у целевой мухи, такие как феромоны, мухи, содержащие гиперактивированные нейроны «агрессии», атаковали эти цели, несмотря на отсутствие сигналов.Более того, эта комбинированная активация клетки и гена произвела такой сильный эффект, что исследователи даже смогли заставить муху атаковать неодушевленный объект — магнит размером с муху — когда он перемещался по арене.Такого поведения раньше не наблюдалось. «Обычная муха будет преследовать магнит, но никогда не атакует магнит», — объясняет Асахина. «Чрезмерно активируя эти нейроны, мы можем заставить муху атаковать объект, который не отображает никаких обычных сигналов, необходимых для того, чтобы вызвать агрессию у другой мухи».«Эти результаты предполагают, что то, что делают эти нейроны, способствует состоянию агрессивного возбуждения на лету», — говорит Андерсон. «Этот повышенный уровень агрессивности заставляет муху атаковать цели, которые она обычно игнорирует.
Я бы не стал антропоморфизировать муху и сказать, что она усилила« гнев », но активация этих нейронов значительно снижает ее порог для атаки».Обнаружение того, что эти нейроны присутствуют в мозге самцов, а не самок мух, указывает на то, что эта половая разница в агрессивном поведении имеет генетическую основу.
В то же время, подчеркивает Асахина, обнаружение гена, влияющего на агрессию, не означает, что агрессия контролируется только генами и всегда генетически запрограммирована.«Это очень важное различие, потому что, когда люди слышат о гене, участвующем в поведении, они автоматически думают, что это означает, что поведение генетически детерминировано. Но это не обязательно так», — говорит он. «Ключевым моментом здесь является то, что мы можем кое-что сказать о том, как действует ген, чтобы влиять на это поведение, то есть он действует как химический посредник в клетках, которые контролируют это поведение в мозге. Мы смогли изучить проблема агрессивного поведения на двух уровнях, клеточном и генном, и связать эти исследования вместе с помощью генетических экспериментов ».
Это исследование, по словам Андерсона, дало его команде плацдарм для схемы в мозгу мухи, которая контролирует агрессию, поведение, которое они будут продолжать попытки декодировать.«Мы должны использовать эту точку входа, чтобы обнаружить более крупную схему, в которой функционируют эти клетки», — говорит Андерсон. «Если агрессия подобна машине, а если большая агрессия подобна машине, едущей быстрее, мы хотим знать, нажимает ли то, что мы делаем, когда мы запускаем эти клетки, на газ или снимаем ногу с тормоза.
И мы хотим чтобы знать, где и как это происходит в мозгу. Это потребует много работы ".