На поведенческие отличия цихлид озера Малави в Восточной Африке, имеющих почти идентичный геном, влияет вовсе не генетическая предрасположенность, а особенности среды их обитания. Те представители вида, которые предпочитают участки с каменистым дном, территориально зависимы и образуют тесные сообщества, в которых крайне важны социальные взаимодействия, а так называемые песчаные обитатели особо не привязаны к конкретной территории и проявляют меньше агрессии к своим сородичам.

Проведя исследования, ученые Технологического института Джорджии пришли к выводу, что эти различия в поведении рыб, вероятно, возникают из-за разницы в развитии сложной области переднего мозга, которая отвечает за социальные взаимосвязи, эмоции, движение и память у позвоночных (включая человека). Эту область еще называют конечным мозгом, а его основную часть занимает кора головного мозга. Проведенные исследования показывают, как сила и сроки конкурирующих молекулярных сигналов во время развития мозга порождают естественные и, предположительно, адаптивные различия в мозге намного раньше, чем было принято считать ранее.

Исследователи сначала определили основные различия во время развития мозга в экспрессии генов между жителями каменистых участков, а затем использовали манипулирование путями развития небольших молекул мозга, чтобы имитировать природное разнообразие.

"Мы выяснили, что эволюционные изменения в мозгу цихлид происходит действительно на ранних стадиях развития, - сказал Тодд Streelman. – Вообще считалось, что раннее развитие мозга должно служить сильным буфером, который противостоит внешним изменениям. Полученные нами данные свидетельствуют о том, что мозг каменистых жителей отличаются от мозга песчаных обитателей".

Изучение тонких изменений в структурах головного мозга позволило бы лучше понять то, как такие расстройства, как аутизм и шизофрения, могут возникнуть на очень ранних стадиях развития мозга.

Ученые отделили от 20 до 40 икринок цихлид, которые обычно вынашивают оплодотворенную икру во рту. Примерно от 36 до 48 часов после оплодотворения группы икринок подвергали воздействию молекул химических веществ, которые усиливают или ослабляют эмбриологические сигналы Hedgehog и Wingless.

Химической обработке подвергали в то время как структуры, которые станут будущим мозгом, состояли всего из нескольких клеток. После обработки воду, содержащую химические вещества, заменяли свежей водой, а затем эмбрионы продолжали свое естественное развитие.

Исследователи таким образом смогли манипулировать возбуждением и торможением нейронов в переднем мозге без воздействия на гены рыб. Изменение относительных размеров этих областей может изменить баланс между типами нейронов, что в конечном счете приводит к изменениям в поведении взрослых особей.

"Эволюцией доработаны некоторые из этих механизмов развития для получения разнообразия, - говорит Streelman.- В данном исследовании мы выяснили, как именно это происходит".
Исследователи изучили шесть различных видов цихлид Восточной Африки, а также работала с сотрудниками в Королевском колледже в Лондоне, чтобы применять подобные методы к рыбкам данио рерио.

Полученные результаты могут представлять интерес для ученых, исследующих неврологические расстройства человека, возникающие в результате дисбаланса между возбуждающими и тормозящими нейронами. Эти нарушения вызывают аутизм и шизофрению.

Источник: www.gatech.edu