Ученым давно известно о таких родственных связях животных, некоторые из которых известны как «импринтинг», но лежащие в их основе механизмы были скрыты в черном ящике на клеточном и молекулярном уровнях. Теперь биологи из Калифорнийского университета в Сан-Диего раскрыли ключевые элементы этих загадок, которые имеют значение для понимания социального влечения и отвращения у ряда животных и людей.
Давид Дульсис из отделения психиатрии Калифорнийского университета в Сан-Диего в Медицинской школе, Джордано Липпи, Дарвин Берг и Ник Спитцер из отдела биологических наук и их коллеги опубликовали свои результаты в онлайн-выпуске журнала Neuron от 31 августа 2017 года.В серии нейробиологических исследований, продолжавшейся восемь лет, исследователи изучали личинок лягушек (головастиков), которые, как известно, плавают вместе с членами семьи группами.
Сосредоточив исследования на семейных обонятельных сигналах или запахах родства, исследователи определили механизмы, с помощью которых двух-четырехдневные головастики предпочитают плавать с членами семьи, а не с членами семьи. Их тесты также показали, что головастики, которые были подвержены ранним формирующим запахам тех, кто не входит в их семейный кластер, также были склонны плавать с группой, которая генерировала запах, расширяя свои социальные предпочтения за пределы своих истинных родственников.Исследователи обнаружили, что это изменение коренится в процессе, известном как «переключение нейротрансмиттеров», области исследования мозга, впервые начатой Спитцером и дополнительно исследованной Дульсисом в контексте психостимуляторов и больного мозга.
Нейромедиатор дофамина был обнаружен на высоком уровне во время нормальных семейных родственных связей, но переключился на нейротрансмиттер ГАМК в случае искусственного запахового родства или «неродственного» влечения.«В обратных условиях есть явный признак переключения нейромедиаторов, поэтому теперь мы можем видеть, что эти нейротрансмиттеры действительно контролируют определенное поведение», — сказал Дульсис, доцент. «Вы можете себе представить, насколько это важно для социальных предпочтений и поведения. У нас есть врожденные реакции в отношениях, мы влюбляемся и решаем, нравится ли нам кто-то.
Мы используем множество сигналов, и эти одоранты могут быть частью уравнения социальных предпочтений».Ученые подняли исследование на более глубокий уровень, пытаясь выяснить, как этот механизм разворачивается на генетическом уровне.Секвенирование помогло выделить две ключевые микроРНК, молекулы, участвующие в координации экспрессии генов.
Просеивая сотни возможностей, они определили микроРНК-375 и микроРНК-200b в качестве ключевых регуляторов, опосредующих переключение нейромедиаторов для привлечения и отвращения, влияющих на экспрессию генов, известных как Pax6 и Bcl11b, которые в конечном итоге контролируют плавательное поведение головастика.«МикроРНК были идеальными кандидатами на эту работу», — сказал Липпи, научный сотрудник лаборатории Берга в секции нейробиологии. «Они являются посттранскрипционными репрессорами и могут нацеливаться на сотни различных мРНК для консолидации определенных генетических программ и запуска переключателей развития».Исследование началось в 2009 году и с годами увеличивалось в размерах и масштабах.
Рецензенты статьи были впечатлены масштабом проекта, в том числе тот, кто похвалил авторов «за это героическое исследование, которое является одновременно захватывающим и всеобъемлющим».«Социальное взаимодействие, будь то с людьми на рабочем месте или с семьей и друзьями, имеет множество детерминант, — сказал Спитцер, выдающийся профессор Отделения биологических наук, председатель семьи Аткинсона и содиректор Института мозга и мозга Кавли.
Mind в Калифорнийском университете в Сан-Диего. «Как люди, мы сложны, и у нас есть несколько механизмов для достижения социальных связей, но кажется вероятным, что этот механизм переключения социальных предпочтений в ответ на обонятельные стимулы в некоторой степени способствует».