稱之為本能，但有些東西迫使某些動(dòng)物以某種方式行事，也許是基因中的程序。研究人員將基因活動(dòng)與本能行為直接聯(lián)系在一起的小型雄魚(yú)中，這些雄魚(yú)在沙中形成圖案以吸引其配偶。領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)新研究的佐治亞理工學(xué)院和斯坦福大學(xué)的科學(xué)家們希望在未來(lái)看看某些行為是否確實(shí)是遺傳程序。如果他們通過(guò)基因調(diào)控點(diǎn)擊它來(lái)激發(fā)神經(jīng)元模式從而產(chǎn)生行為。

佐治亞理工學(xué)院生物科學(xué)學(xué)院教授托德斯特雷曼說(shuō)：“我們還沒(méi)有，但我們已經(jīng)開(kāi)始掌握驅(qū)動(dòng)神經(jīng)元模式的基因調(diào)控模式。” “我們能夠看到基因表達(dá)與行為之間存在明顯的聯(lián)系。”

更好地了解自閉癥

這項(xiàng)研究也可能在某一天有助于更好地理解自閉癥，因?yàn)轸~(yú)類行為背后的基因具有與自閉癥譜系障礙有關(guān)的人類表親。一些典型的自閉癥行為，如“堆疊”，其中一個(gè)孩子強(qiáng)迫性地將物體排列成整齊的行或塔，與魚(yú)類，慈鯛，如何重復(fù)堆積沙子以形成對(duì)稱的形態(tài)有相似之處。

但就目前而言，研究人員正在探索試圖在非洲馬拉維湖吸引配偶的雄性慈鯛。在他們的研究中，他們發(fā)現(xiàn)特定基因的調(diào)節(jié)和與它們相關(guān)的重復(fù)行為的發(fā)生幾乎是一對(duì)一的手套，這是一個(gè)新發(fā)現(xiàn)。

他們?cè)?ldquo; 美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊”上發(fā)表了他們的研究成果。該研究由國(guó)家神經(jīng)疾病和中風(fēng)研究所，國(guó)家老齡化研究所和國(guó)家綜合醫(yī)學(xué)研究所資助，這些研究所都是美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院的一部分。

另外，關(guān)于基因行為的基因如何隨著時(shí)間的推移而發(fā)展的知之甚少，并且研究人員發(fā)現(xiàn)了它們的進(jìn)化可能圍繞基因調(diào)控以響應(yīng)動(dòng)物環(huán)境中發(fā)生的事情的跡象。在雄性慈鯛的情況下，當(dāng)準(zhǔn)備交配的雌性出現(xiàn)時(shí)，基因調(diào)節(jié)和行為被觸發(fā)。

挖我的城堡

讓我們從行為開(kāi)始然后轉(zhuǎn)到基因活動(dòng)。

男孩慈鯛自己敲出建立東西從沙子打動(dòng)女孩魚(yú)準(zhǔn)備交配。大多數(shù)慈鯛物種構(gòu)建了一個(gè)坑或隕石坑，這似乎是進(jìn)化上較老和較為成熟的行為，而其他物種則建造了一座城堡，這被廣泛認(rèn)為是新的進(jìn)化發(fā)展。

坑和城堡都被稱為“保齡球”，需要魚(yú)在同一個(gè)圈內(nèi)游泳，在一個(gè)地方挖出沙子并將其吐出其他地方。

不同之處在于，坑坑建造者從他們游泳的圓圈內(nèi)舀起沙子并將其存放在外面。在涼亭中間留下一個(gè)洞，周圍有一個(gè)凸起的邊緣，使它像一個(gè)隕石坑。

城堡建造者從圓圈外挖出沙子并將其沉積在里面，這在涼亭中間形成一個(gè)凸起的結(jié)構(gòu)，使其類似于火山。

打開(kāi)他

“一旦雌性生殖活躍，就會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)變。突然，雄性開(kāi)始舀食并吐痰數(shù)千次以構(gòu)建它們的結(jié)構(gòu)，”Streelman實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員Zachary Johnson說(shuō)。約翰遜是這項(xiàng)新研究的合著者; Streelman聯(lián)合首席研究員。

挖掘和吐痰是如此不斷，以至于兩英寸的魚(yú)鏟起了兩英尺寬的結(jié)構(gòu)：一些物種的坑保齡球，其他物種的城堡保齡球。差異在于吸引合適的伴侶。

“各種物種在一個(gè)公共區(qū)域制造他們的坑和城堡，所以結(jié)構(gòu)必須非常具體，所以正確的雌性物種可以看到，'這是我想要的那個(gè)'與其他物種構(gòu)建另一個(gè)的其他人相比然后，她必須從她自己的物種中選擇她想要的特定人物，“該研究的共同第一作者，Streelman實(shí)驗(yàn)室的研究生助理Chinar Patil說(shuō)。

交叉繁殖慈鯛

為了觀察與這些建筑行為中的任何一種相關(guān)的基因，研究人員將具有城堡建造物種的交叉互補(bǔ)的建筑物種類制作成具有兩組基因的混合慈鯛。這些混合動(dòng)力車帶來(lái)了一個(gè)幸運(yùn)的驚喜。

雜交魚(yú)按順序整齊地進(jìn)行了兩種行為：首先是坑制作，然后是城堡制作，總是按順序排列。

“這太棒了，”約翰遜說(shuō)。“你可能會(huì)認(rèn)為混合行為是混亂的，或者采取一些中間形式。相反，他們執(zhí)行一種特定物種的行為，然后過(guò)渡到執(zhí)行其他物種特定的行為。”

涼亭基因加電

這對(duì)于研究是有用的，因?yàn)殡s交種具有來(lái)自親本父母和來(lái)自城堡親本的一個(gè)基因的完整拷貝。干凈分離的行為允許將每種行為與魚(yú)腦中任一組基因中的激活增加和減少相匹配。

喬治亞理工學(xué)院和斯坦福大學(xué)的研究人員能夠清楚地將坑基因激活與坑行為模式以及城堡基因激活與城堡行為模式相匹配。

帕蒂爾說(shuō)：“在抄本中，很多基因得到了上調(diào)，而魚(yú)類正處于制坑模式，城堡副本在城堡制造模式中得到了上調(diào)。” 這些基因和行為一前一后地“開(kāi)啟”和“調(diào)整”。

無(wú)論是坑與城堡基因的表達(dá)差異都不是絕對(duì)的咔嗒響應(yīng)開(kāi)關(guān)，更像是在音頻混音器上放下一組杠桿并將另一組調(diào)高到顯性水平。

基因行為進(jìn)化

發(fā)現(xiàn)這是該研究的重大成就。這聽(tīng)起來(lái)像是直接創(chuàng)造行為的基因，但這一點(diǎn)尚未得到證實(shí)，可能是未來(lái)研究的主題。

然后是關(guān)于與行為進(jìn)化相關(guān)的遺傳進(jìn)化的洞察力：

坑和城堡物種具有非常相似的基因組。當(dāng)團(tuán)隊(duì)對(duì)坑和城堡物種的DNA進(jìn)行測(cè)序時(shí)，進(jìn)化差異似乎存在于調(diào)節(jié)基因中，并且它們是許多相同的調(diào)節(jié)基因，它們?cè)诮慌洵h(huán)境中發(fā)生特定的涼亭建筑行為。