Генетическая модификация передаёт мухе привычку другого вида отрыгивать перед совокуплением.

Распространенный вид плодовой мушки, Drosophila subobscura , имеет своеобразный ритуал спаривания. Чтобы принять спаривание, самке требуется, чтобы самец отрыгнул пищу прямо ей в рот. Это характерное врожденное поведение, не наблюдаемое у других видов плодовых мушек, таких как Drosophila melanogaster , самцы которой просто издают звуки ухаживания , вибрируя крыльями. Около 30 миллионов лет эволюции разделяют эти два вида. Группе японских ученых удалось перенести ритуал с одного вида на другой с помощью простой генетической модификации. В лаборатории Университета Нагоя самцы Drosophila melanogaster начали отрыгивать пищу в рты самок перед совокуплением. Авторы утверждают, что это первый случай, когда поведение было передано между видами путем манипулирования одним геном.

Эксперимент выявил поразительный феномен. У обоих видов есть общий участок ДНК, ген fru , который контролирует ухаживание самцов. Однако некоторые из них играют музыку, а другие предлагают отрыгивать брачные дары. Ученые под руководством генетика Дайсуке Ямамото наблюдали, что при гиперактивации гена в группе нейронов Drosophila melanogaster эти клетки развивают длинные отростки, которые формируют новые нейронные связи в мозге и генерируют поведение отрыгивания в рот самки. Их результаты показывают, что небольшой реконфигурации нейронов достаточно для восстановления предкового поведения. Исследование опубликовано в этот четверг в журнале Science , являющемся эталоном передовой мировой науки.

В марте 2023 года испанский биолог Альберт Кардона и его хорватская коллега Марта Златич представили первую полную карту мозга животного: личинки мухи Drosophila melanogaster . Год спустя международный консорциум получил карту мозга взрослого особи : 140 000 нейронов с примерно 55 миллионами связей между ними. Кардона считает новое исследование «очень интересным, но, хотя оно может показаться новым, оно не такое уж и новое». Биолог напоминает, что два года назад нейробиолог Томоко Ояма продемонстрировала, что, манипулируя активностью нейрона личинок Drosophila melanogaster , она смогла воспроизвести характерное поведение бегства другого вида мухи, Drosophila santomea , чьи личинки спасаются от вредных стимулов, откатываясь .

Кардона из Кембриджской лаборатории молекулярной биологии объясняет, что он и другой испанский биолог, работающий в Великобритании, Лусия Прието Годино , опубликовали в июне предварительные результаты аналогичного исследования. Авторы картировали нейронные связи обонятельной системы мухи Drosophila erecta , эндемика Западной Африки, питающегося исключительно плодами тропического кустарника. Проанализировав механизм этого предпочтения, команда генетически модифицировала нейронные связи мухи Drosophila melanogaster , чтобы она также предпочитала африканские плоды.

Биолог сожалеет, что японское исследование не ссылается на эти два прецедента, но признаёт ценность новых результатов. «Следует подчеркнуть, что, несмотря на разделяющие 30 миллионов лет, два вида мух, Drosophila melanogaster и Drosophila subobscura , способны к одному и тому же поведению — совместному использованию брачного дара [отрыгнутой пищи], — но у первого это не происходит естественным образом, а у второго — происходит. Это наводит на мысль, что эволюция не обязательно должна формировать новые нейронные сети , а лишь тонко настраивать интенсивность связей между нейронами, и этого достаточно для изменения поведения, как впервые описали Томоко Ояма и Лусия Прието Годино», — размышляет исследователь.

Прието Годино руководит лабораторией в Институте Фрэнсиса Крика в Лондоне, которая изучает эволюцию нейронных цепей : связей между клетками, от которых зависят мысли, воспоминания и поведение. Биолог приветствует исследование, которое перенесло ритуал отрыгивания. «Эта работа показывает, что потенциально простые генетические изменения — например, изменение экспрессии гена в нейронах, которые обычно его не экспрессируют, — могут изменить то, как эти нейроны взаимодействуют с остальными нейронными цепями, и как это, в свою очередь, может изменить поведение», — подчёркивает она.

Генетик Дайсуке Ямамото объясняет, почему, по его мнению, его перенос привычки срыгивать перед совокуплением выходит за рамки предыдущих исследований. «Нам удалось перенести целую модель поведения с одного вида на другой, манипулируя одним геном, контролирующим определённое поведение», — утверждает Ямамото из Национального института информационных и коммуникационных технологий в Кобе в электронном письме. «Насколько мне известно, это первый такой опыт. В предыдущих исследованиях наблюдались изменения в интенсивности реакции, предпочтениях или отвращениях, но не в самом поведенческом репертуаре», — добавляет он.