А чи замислювалися ви, як борються за їжу хробаки? Напевно, ні. Адже це важливо. В умовах обмеженої кількості їжі, те, скільки отримаєте саме ви, залежить від поведінки інших учасників групи. Тому природний відбір в еволюції спрямований на розвиток відразу декількох поведінкових стратегій, які будуть застосовуватися в залежності від ситуації і поведінки товаришів. Як працюють різні стратегії з пошуку їжі на рівні генів і нейронних шляхів - надзвичайно темний ліс, навіть для нейробіології. Тому починати треба з найпростішого - дивитися, як пристосовуються до присутності товаришів (вони ж одночасно конкуренти за їжу) нематоди Caenorhabditis elegans, одні з улюблених модельних об'єктів нейробіологів. Саме це і зробили автори чергової статті в.
Читайте цю та інші новини нейробіології на сайті Нейроновості
() - це мікроскопічні (довгий 1.5 мм, на риболовлю з ними не сходиш) хробачки, що живуть у ґрунті. У 1965 році Сідні Бреннер переселив цих черв'ячків з ґрунту в лабораторну чашку Петрі і почав використовувати їх як об'єкт для досліджень. Одна з причин того, що стали так популярні, це те, що з цими черв'ячками дуже легко працювати: вони дуже швидко ростуть (життєвий цикл - 3 дні), і на одній чашці можна виростити близько тисячі черв'яків.
Тисяча черв'яків на одній чашці - це багато, їжі (а це бактерії) може на всіх не вистачити, окремим особинам треба пристосовуватися: тому у черв'яків періоди активного переміщення по чашці, її «дослідження» чергуються з кількома хвилинами сидіння на одному місці. Така харчова поведінка залежить від населеності чашки: чим більше черв'яків на одній чашці, чим менше вони рухаються - воно ж і інтуїтивно зрозуміло, що, якщо відповзти від джерела їжі, то, коли повернешся, їжа може бути вже з'їдена товаришем.
Детектувати щільностей хробаків на чашці дозволяють феромони, що виробляються окремими черв'яками (у випадку з ці феромони називаються аскорозидами). При збільшенні щільності хробаків концентрація аскорозидів збільшується, відповідно, поведінка хробаків змінюється.
Дослідники виявили, який конкретно феромон змінював харчову поведінку хробаків: при додаванні аскорозиду # 9 (icas # 9) хробаки переставали досліджувати чашку Петрі в пошуках їжі. Більш того, тільки один підвид хробаків був чутливий до цього феромона, тоді як інший не був. Подібна ситуація ідеальна для того, щоб знайти ділянку ДНК, відповідальну за реакцію на цей феромон. Ті, хто переважно стежать за дослідженнями на ссавців, подумають, що зараз дослідники відсеквенують багато геномів черв'яків і спробують знайти відмінність між ними.
Однак, - це досить елегантна модель. Тут у справу вступає інша перевага хробаків - з ними легко проводити генетичні схрещування, тому ділянку ДНК, відповідальну за певну ознаку можна було виявити задовго до появи доступних технологій секвенування. Тому дослідники використовували методи «старої» школи і картували ділянку ДНК, що впливає на чутливість до аскорозиду # 9 і відповідно визначальну, чи будуть хробаки переміщатися в пошуках їжі. Ця область з 37 kb ДНК була названа roam-1.
Наступний аналіз, вже використовуючи секвенування і аналіз мутацій, показав, що з п'яти генів, розташованих в roam-1 області, саме ген srx-43 визначає чутливість до аскорозиду # 9. Він кодує рецептор, який зв'язується з феромоном, що в підсумку веде до зміни транскрипції генів.
Ну і наостанок дослідники провели змагання між хробаками з нормальним геном srx-43 (такі хробаки чергують свій пошук між активним пошуком і просто «сидінням» на місці) і хробаками з дефектною копією srx-43 (нікуди не прагнуть, залишаються на своєму місці з їжею). «Переможці» були різні - залежно від середи та інших мутацій в геномі вигравали або хробаки з нормальним геном srx-43 або з його дефектною копією. Це самий що ні на є класичний приклад взаємодії генів і середовища - за одних умов мутація в гені буде вигідна, при інших немає. Цікаво, що в цьому випадку ознака - поведінка при пошуку їжі.
Оригінал тексту на сайті «Нейронауки»