為什么有些物種似乎特別注意父母，而另一些物種卻讓年輕人自生自滅?多年來，科學(xué)家們一直認(rèn)為其中一個(gè)主要驅(qū)動(dòng)因素是經(jīng)驗(yàn) - 一個(gè)由細(xì)心的父母撫養(yǎng)的動(dòng)物，這個(gè)論點(diǎn)可能是一個(gè)細(xì)心的父母本身。一項(xiàng)新的哈佛研究正在挑戰(zhàn)這一想法，并且 - 這是第一次 - 揭示了特定基因的活動(dòng)與跨物種的育兒差異之間的聯(lián)系。

由有機(jī)和進(jìn)化生物學(xué)和分子與細(xì)胞生物學(xué)教授Hopi Hoekstra和Andres Bendesky領(lǐng)導(dǎo)，他是Hoekstra實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員，研究支持育兒行為的遺傳學(xué)研究小組，不僅發(fā)現(xiàn)不同基因可能影響男性的行為。和雌性，但激素血管加壓素的基因似乎與育兒小鼠的筑巢行為密切相關(guān)。該研究發(fā)表于4月19日發(fā)表在“ 自然”雜志上的論文中。

“這是一個(gè)基因與哺乳動(dòng)物的父母照顧有關(guān)的病例之一，”Hoekstra說。“事實(shí)上，它是少數(shù)幾個(gè)與行為演變有關(guān)的基因之一......但我認(rèn)為特別令人興奮的是，在許多系統(tǒng)中，我們知道養(yǎng)育行為會(huì)受到影響在您的環(huán)境中，我們現(xiàn)在有證據(jù)表明遺傳學(xué)也可以發(fā)揮重要作用。“

“我們知道物種之間在為他們的年輕人提供多少父母的行為方面存在差異，”Bendesky說。“這不是一個(gè)人好或壞，他們只是不同的策略......但在我們的研究之前，我們不知道這些父母行為是如何進(jìn)化的，是否有一個(gè)基因介導(dǎo)行為的所有差異，或者是否是10或20。“

這項(xiàng)研究的想法源于研究人員在兩種姊妹小鼠 - Peromyscus maniculatus(也稱為鹿鼠)和Peromyscus polionotus或老田鼠之間觀察到的交配系統(tǒng)的差異。“像許多嚙齒動(dòng)物一樣，鹿鼠是我們所說的混雜，意味著雄性和雌性都與多個(gè)個(gè)體交配，”Hoekstra說。“通常當(dāng)你對(duì)一窩垃圾進(jìn)行基因分型時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)來自多個(gè)父親的幼崽。”

相比之下，老田鼠是一夫一妻制的，所以一窩中的幼仔只與一個(gè)父親有關(guān)。

“已廣泛記載這些老鼠有不同的交配系統(tǒng)，”Hoekstra說。“當(dāng)Andres加入實(shí)驗(yàn)室時(shí)，他有興趣詢問這些差異是否會(huì)轉(zhuǎn)化為父母照顧方面的差異?”

為了理解這些差異，Bendesky首先創(chuàng)建了一個(gè)行為測定，跟蹤每個(gè)物種的男性和女性的行為，并測量他們參與父母行為的頻率，如筑巢和舔和蜷縮他們的幼崽。

總的來說，數(shù)據(jù)顯示兩個(gè)物種的雌性都是細(xì)心的母親。Hoekstra說，主要的區(qū)別在于父親們。Oldfield小鼠父親相對(duì)參與養(yǎng)育幼崽，就像老田母親一樣，但鹿老鼠父親的參與相對(duì)較少。

為了測試這些不同養(yǎng)育方式的影響，Bendesky隨后進(jìn)行了一項(xiàng)交叉寄養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，允許老田小鼠父母養(yǎng)鹿鼠幼崽，反之亦然，然后觀察幼崽成為父母時(shí)的養(yǎng)育行為。

“我們發(fā)現(xiàn)，根據(jù)誰提出它們，沒有可衡量的影響，”Hoekstra說。“這都是關(guān)于他們的基因。”

為了獲得這些遺傳學(xué)，研究人員然后交叉繁殖這兩個(gè)物種，然后將產(chǎn)生的小鼠雜交，產(chǎn)生第二代雜交小鼠，其中每個(gè)物種都有基因組區(qū)域。

當(dāng)團(tuán)隊(duì)開始識(shí)別基因組中與兩個(gè)物種之間的行為差??異相關(guān)的區(qū)域時(shí)，他們不僅發(fā)現(xiàn)某些影響是性別特異性的，而且某些區(qū)域似乎影響了少數(shù)行為。

“我發(fā)現(xiàn)非常有趣的是，我們發(fā)現(xiàn)不同的基因可以解釋父母和母親護(hù)理的演變，”Bendesky說。“這很有趣，因?yàn)樗嬖V我們，如果人口中的某些突變?cè)黾恿四赣H的照顧，它可能不會(huì)影響男性的行為。所以這些行為可能會(huì)獨(dú)立發(fā)展。”

“這里的另一個(gè)重要結(jié)果是，有些地區(qū)會(huì)影響多種特性，而其他地區(qū)會(huì)產(chǎn)生非常特殊的影響，”Hoekstra補(bǔ)充道。“例如，我們發(fā)現(xiàn)一個(gè)區(qū)域影響舔，蜷縮，處理和檢索，但另一個(gè)區(qū)域只影響筑巢。”

有了這些基因組區(qū)域，Bendesky開始著手尋找可能與父母行為相關(guān)的個(gè)體基因。

“我們研究了大腦中稱為下丘腦的區(qū)域的表達(dá)，這在社會(huì)行為中很重要，”Hoekstra說。“具體來說，我們正在研究哪些基因在兩個(gè)物種之間表現(xiàn)出差異。雖然每個(gè)地區(qū)可能包含數(shù)百個(gè)候選基因，但只有少數(shù)符合這些標(biāo)準(zhǔn)。”

她說，幾乎立即，一個(gè)基因 - 用于生產(chǎn)血管加壓素，這是之前與田鼠社會(huì)行為有關(guān)的途徑的一部分，跳出了它們。

為了測試血管加壓素是否實(shí)際影響了父母的行為，Bendesky給雄性和雌性老田小鼠施用了激素劑量，并發(fā)現(xiàn)兩者的筑巢行為均下降。一項(xiàng)類似的實(shí)驗(yàn)，與Catherine Dulac實(shí)驗(yàn)室合作，使用遺傳工具操縱實(shí)驗(yàn)室小鼠血管加壓素神經(jīng)元的活動(dòng)，證實(shí)了這些結(jié)果。

該研究還為研究人員打開了大門，讓研究人員通過允許特定基因的靶向，了解與父母行為有關(guān)的神經(jīng)系統(tǒng)回路。

“這為我們提供了分子手段，可以更好地了解電路，”他說。“我們可以看到大腦中發(fā)生的事情不是抽象的......但是我們可以說血管加壓素正從下丘腦的這一部分進(jìn)入大腦的另一部分，所以我們可以看到大腦的組織方式。”