Методы физиологической генетики поведения

Мы рассмотрим четыре основных метода изучения физиолого-биохимических путей от генов к поведению: метод корреляции, отбор, метод инбредных линий и использование генетических мозаиков.

Корреляция. Корреляционный метод заключается в поиске физиологических коррелятов тех или иных поведенческих фенотипов. Хорошим примером служит исследование фенилкетонурии – заболевания, которое ведет к задержке умственного развития и определяется одним геном. Отделить фенилкетонурию от других форм умственной отсталости помог случай: один норвежский зубной врач, лечивший двух умственно отсталых детей, обратил внимание, что исходящий от них запах усиливает его астматические приступы. Был проведен ряд химических анализов, и оказалось,. что в моче этих детей имеется избыток фенилпировиноградной. кислоты. Накопление этой кислоты и другие биохимические тх поведенческие аномалии оказались следствием генетически детерминированного отсутствия одного-единственного фермента – фенилаланингидроксилазы.

Теперь проверка новорожденных на наличие фенилкетонурии» получила широкое распространение. Если это состояние обнаруживают в раннем возрасте, то диета с пониженным количеством фенилаланина, по-видимому, сводит его последствия к минимуму (см. McClearn, DeFries, 1973). Биохимическая основа фенилкетонурии была раскрыта непосредственно в результате поиска признаков, коррелирующих с умственной отсталостью.

Отбор. В экспериментах с искусственным отбором разводят животных, отбираемых на основе определенного фенотипа. Однако при этом почти невозможно контролировать путь или пути, которые обеспечивают проявление такого признака. Например, можно. осуществлять отбор на эффективность научения в лабиринте, надеясь вывести «умную» и «тупую» линию крыс. Можно действительно вывести линии, которые хорошо или плохо обучаются в лабиринте из-за различий в эмоциональной реакции на помещение в аппарат для тестирования, в реакции на лишение пищи или в чем-то другом (см., например, Searle, 1949). К счастью, в конце эксперимента можно исследовать полученных животных и найти корреляты тех фенотипических различий, которые были созданы путем отбора. Такие линии животных существенно помогают в поиске механизмов, опосредующих влияние генов на поведение.

Лагершпец (Lagerspetz, 1969) осуществил селекцию мышей на высокую и низкую агрессивность. Последующий анализ показал, 'ЧТО линии различаются по весу семенников, содержанию адреналина в надпочечниках и концентрации серотонина в переднем мозге Для того чтобы установить, являются ли какие-то из этих особенностей причиной агрессивного поведения, нужны дальнейшие исследования. Коллинс (Collins, 1970) предложила еще один дополнительный подход. Она исследовала агрессивное поведение мышей, которых отбирали на большой и на малый вес мозга, и нашла, что животные с низким весом мозга более агрессивны

Инбредные линии. Инбредные линии мышей различаются по большому числу биохимических, физиологических и анатомических признаков, точно так же как и по поведению Выявление таких различий позволяет проводить ряд исследований, цель которых – установить возможные причинные связи между варьирующими признаками и особенностями поведения. Можно привести много примеров подобного подхода Уаймер и др (Wimer et al, 1969) исследовали девять инбредных линий мышей и нашли, что все они различаются по индексам относительного объема разных отделов мозга Хегман (Hegmann, 1972) обнаружил у инбредных линий различия в скорости проведения возбуждения в хвостовом нерве Оба этих факта послужили стимулом для дальнейшего изучения функциональных связей между разного рода признаками.

Шлезингер, Богган и Фридман (Schlesinger et al, 1970) нашли, что у мышей двух линий, резко различающихся по устойчивости к аудиогенным судорогам, DBA и C57BL (см табл. 7.1), неодинакова концентрация некоторых нейромедиаторов в головном мозгу На вероятную причинную связь между этими признаками указывают данные об изменениях концентраций нейромедиаторов и устойчивости к судорогам в процессе развития, а также результаты экспериментов с введением веществ, изменяющих содержание этих нейромедиаторов в мозгу.

Генетические мозаики. Бензер и его сотрудники (см, например, Benzer, 1973) осуществляют важную, с далеким прицелом программу исследования, в которой они пытаются осуществить «генетическое рассечение» поведенческих актов дрозофилы Воздействуя на мух мутагенами – облучением или химическими веществами, – можно получить значительное число мутантных фенотипов Одна из мутаций, называемая stuck, проявляется в том, что для самцов затруднено отделение от самки после нормальной 20-минутной копуляции При другой мутации – coitus mterruptus – самец прекращает копуляцию вдвое раньше, чем в норме, и в результате не оставляет потомства С помощью сложных генетических методов Бензер и его сотрудники смогли сделать еще один шаг – создать генетических мозаиков, т е особей, у которых некоторые ткани тела были мутантными, а другие имели нормальный генотип. Затем с использованием ряда математических приемов определяли, какая часть тела животного должна быть мутантной, чтобы проявилась аномальная форма поведения. В некоторых случаях эта ключевая структура могла находиться далеко от эффек-торов, осуществляющих внешнее поведение. Одна из обнаруженных мутаций была названа wings up: крылья у мутантных мух подняты вертикально вверх, так что муха не может летать. Во всех остальных отношениях поведение не отличалось от нормы. Можно было предполагать, что признак wings up связан с дефектом в самих крыльях, с изменениями в мышцах или с какими-то отклонениями в работе центральных нейронов, управляющих движениями крыльев. Результаты анализа, проведенного Бензером, указывают на то, что в основе этой аномалии лежат изменения в работе грудных мышц. Такие же методы применялись при исследовании полового поведения и научения.

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: