اولین پیوند رفتاری جهان بین دو گونه جانوری انجام شد

01

از 03

بازنویسی مدارهای عصبی در اولین پیوند رفتاری جهان

دانشمندان با فعال کردن ژن Fru در بخشی از مغز مگس‌های آوازخوان، که اغلب برای تولید انسولین استفاده می‌شود، توانستند مغز آنها را به گونه‌ای بازنویسی کنند که اتصالات عصبی جدیدی بسازد. این تغییر باعث شد که رفتار «هدیه دادن» از گونه‌ای دیگر به آنها منتقل شود.

این تحقیق اولین نمونه از دستکاری یک ژن واحد برای انتقال یک رفتار بیگانه به گونه‌ دیگری است.

دانشمندان ژاپنی با وارد کردن یک سری DNA خاص به جنین‌های مگس سرکه Drosophila subobscura، شرایطی فراهم کردند که برخی سلول‌های مغز این مگس‌ها، پروتئین‌هایی تولید کنند که با گرما فعال می‌شوند.

آنها با اعمال گرمای کوتاه‌مدت توانستند نورون‌های مورد نظر را فعال کنند. این آزمایش نشان داد که در ناحیه‌ای از مغز به نام pars intercerebralis، حدود ۱۶ تا ۱۸ نورون وجود دارند که پروتئینی به نام FruM تولید می‌کنند و این پروتئین فقط در مگس‌های نر یافت می‌شود.

مقایسه این ناحیه از مغز با گونه D. melanogaster نشان داد که در مگس‌های هدیه‌دهنده، این نورون‌های تولیدکننده انسولین به مدارهای رفتاری مرتبط با تولیدمثل متصل هستند، اما در مگس‌های آوازخوان چنین ارتباطی دیده نمی‌شود.

در مگس‌های سرکه گونه D. melanogaster، نورون‌های تولیدکننده انسولین به مدارهای جفت‌گیری مرتبط با ژن Fru متصل نیستند، به همین دلیل این مگس‌ها به طور طبیعی نمی‌توانند رفتار هدیه‌ دادن غذا را انجام دهند، چرا که ساختار ژنتیکی و عصبی آنها برای این کار برنامه‌ریزی نشده است.

با وجود این، محققان توانستند ژن Fru را در این نورون‌ها فعال کنند و با بازنویسی مدارهای عصبی، مگس‌های آوازخوان را قادر به انجام هدیه‌ دادن کنند، که برای آنها غیرطبیعی است.

نکته قابل توجه این است که این تغییر رفتاری بدون هیچ یادگیری یا قرارگیری در معرض رفتار اجتماعی رخ داد و صرفاً از طریق پیکربندی مجدد مدارهای عصبی ایجاد شد.

02

از 03

پیامدهای این کشف برای درک تکامل رفتارها

ریویا تاناکا، یکی از پژوهشگران این مطالعه گفت: «زمانی که ژن fru را در نورون‌های تولیدکننده انسولین مگس‌های آوازخوان فعال کردیم تا پروتئین‌های FruM تولید شود، سلول‌ها، برآمدگی‌های عصبی بلندی ایجاد کردند و به مرکز جفت‌گیری در مغز متصل شدند. این موضوع مدارهای مغزی جدیدی ایجاد کرد که برای اولین بار رفتار هدیه‌دهی را در گونه D. melanogaster به وجود آورد.»

این انتقال ژنتیکی رفتار جفت‌گیری نشان می‌دهد که برخی حیوانات ممکن است رفتارهای نهفته و تکاملی خاموش را در ساختار عصبی خود داشته باشند. در نتیجه، فعال کردن ژن مناسب می‌تواند این رفتارهای قدیمی را فعال کند، حتی اگر برای آن گونه کاملاً ناآشنا و غیرطبیعی باشد.

یوسوکه هارا، از دیگر پژوهشگران این مطالعه بیان کرد: «یافته‌های ما نشان می‌دهد که تکامل رفتارهای جدید لزوماً به ظهور نورون‌های جدید نیاز ندارد. در عوض، بازنویسی ژنتیکی در مقیاس کوچک در چند نورون از قبل موجود، می‌تواند باعث تنوع رفتاری و در نهایت تفاوت‌های گونه‌ای شود.»

03

از 03

چرا این تحقیق اهمیت دارد؟

اگرچه اولین پیوند رفتاری جهان روی مگس‌های سرکه انجام شده است، اما حدود ۶۰ درصد از ساختار ژنتیکی این حشرات با انسان‌ها مشترک هستند. دانشمندان اعتقاد دارند که سه چهارم بیماری‌های ژنتیکی انسان معادل‌هایی در مگس‌های سرکه دارند. جای تعجب نیست که تحقیقات روی مگس‌های میوه، به ویژه گونه مدل D. Melanogaster، تاکنون باعث کسب شش جایزه نوبل شده است. محققان در سال ۲۰۲۴، دقیق‌ترین نقشه عصبی از مغز این گونه از مگس سرکه را ایجاد کردند.

این مطالعه نشان می‌دهد که تغییرات کوچک ژنتیکی، مانند دستکاری یک ژن، می‌تواند مدارهای عصبی را تغییر دهد و رفتار یک گونه را به طور کامل بازطراحی کند.

اگرچه هنوز امکان مهندسی غرایز جدید در انسان‌ها دور از دسترس است، اما این پژوهش نشان می‌دهد که با تغییر ژنتیکی مدارهای مغز، می‌توان رفتارهای کاملاً جدیدی را فعال کرد. این یافته‌ها حاکی از آن است که برخی رفتارها امکان دارد به صورت نهفته در زیست‌شناسی ما وجود داشته باشند و تنها به یک کلید مولکولی برای فعال شدن نیاز داشته باشند.

دایسوکه یاماموتو، پژوهشگر اصلی این مطالعه اعلام کرد: «ما نشان دادیم که چگونه می‌توان رفتارهای پیچیده‌ای مثل هدیه‌ دادن در جفت‌گیری را به ریشه‌های ژنتیکی آنها ربط داد و فهمید که تکامل، چگونه استراتژی‌های جدیدی خلق می‌کند تا به گونه‌ها برای بقا و تولیدمثل کمک نماید.»