Исследователи из Японии генетически перенесли уникальное брачное поведение одного вида плодовых мушек на другой. Включив один ген в нейронах, вырабатывающих инсулин, команда успешно заставила один из видов плодовых мушек (Drosophila melanogaster) совершить ритуал дарения, которого они никогда раньше не делали. Исследование, опубликованное в журнале Science, представляет собой первый пример манипулирования одним геном для создания новых нейронных связей и переноса поведения между видами.
В природе большинство самцов плодовых мушек ухаживают за самками, быстро взмахивая крыльями и создавая звуковые паттерны, или «песни ухаживания». Однако у Drosophila subobscura выработалась совершенно иная стратегия: самцы отрыгивают пищу и преподносят её самкам во время ухаживания. Такого поведения нет у близкородственных видов, таких как D. melanogaster.
Эти два вида плодовых мушек разделились около 30–35 миллионов лет назад. У обоих есть ген под названием «бесплодный» или "fru", который контролирует поведение самцов во время ухаживания, но они используют разные стратегии: один вид поёт, а другой дарит подарки. Исследователи выяснили причину этого различия: у дарящих подарки мух (D. subobscura) нейроны, вырабатывающие инсулин, связаны с центром контроля ухаживания в мозге, а у поющих мух (D. melanogaster) эти клетки не связаны.
«Когда мы активировали ген fru в нейронах, вырабатывающих инсулин, у поющих мух, чтобы они производили белки FruM, клетки отрастили длинные нейронные отростки и соединились с центром ухаживания в мозге, создав новые мозговые цепи, которые впервые у D. melanogaster привели к дарению подарков», — объяснил доктор Рёя Танака, соавтор исследования из Нагойского университета.
Ученые внедрили ДНК в эмбрионы D. subobscura, чтобы создать мух с термоактивируемыми белками в определённых клетках мозга. Исследователи использовали тепло, чтобы активировать группы этих клеток, и сравнили мозг мух, которые срыгивали пищу, с мозгом мух, которые этого не делали. Было выявлено 16–18 нейронов, вырабатывающих инсулин и специфичный для самцов белок FruM, который сосредоточен в части мозга под названием межмозговая перегородка.
«Наши результаты показывают, что для эволюции поведения не обязательно появление новых нейронов. Вместо этого небольшие генетические изменения в нескольких уже существующих нейронах могут привести к диверсификации поведения и способствовать видообразованию», — отметил доктор Юсуке Хара, соавтор исследования.
«Мы показали, как можно проследить генетические корни сложных форм поведения, таких как дарение свадебных подарков, чтобы понять, как эволюция создаёт совершенно новые стратегии, помогающие видам выживать и размножаться», — заключил старший автор исследования доктор Дайсукэ Ямамото.
