Развитие мозга рыб почти не зависит от генов

Автор: Кирилл Стасевич

Африканские цихлиды, обитающие в озере Ньяса, делятся на тех, кто живёт у подводных камней, и предпочитающих песок. Хотя генóм у них почти идентичен, «каменные» и «песчаные» особи сильно различаются по поведению: первые живут сообществами на закреплённой территории, тогда как вторые обходятся без определённого места жительства; кроме того, они менее агрессивны по отношению друг к другу. 
Исследователи из Технологического института штата Джорджия (США) обратили внимание на то, что взрослые цихлиды сильно разнятся размерами теленцефалона, или конечного мозга. Первое, что пришло в голову учёным: различия в этой структуре и есть причина поведенческой разницы. Действительно, в мозге рыб удалось найти зоны, по которой песчаные цихлиды отличались от каменных. Но оказалось, что структурно-мозговые различия зависят не столько от генов, сколько от внешних условий, в которых развиваются рыбы. 
Социальное поведение цихлид зависит от того, в каких условиях они развивались. 
Развитие органов у всех живых организмов зависит от градиентного распределения молекулярных сигналов, от их постепенного усиления или угасания. Исследователи обрабатывали развивающуюся икру цихлид специальными веществами, которые ослабляли или усиливали два эмбриологических сигнала, называемых Wingless и Hedgehog. На эти сигналы влияли на самых ранних стадиях развития, когда мозг будущих рыб был не более чем просто листком из нескольких клеток. После этого химическое вмешательство прекращалось и икра росла без какого-либо экспериментального воздействия. 
В итоге, как пишут исследователи в Nature Communications, им удалось добиться различий в строении мозга, свойственных песчаным и каменным цихлидам. Характер изменений зависел от силы и длительности внешнего сигнала, при этом никаких генных манипуляций над рыбами не производили. То есть разница в нервной системе возникала исключительно в ответ на внешние факторы: в генах была записана лишь возможность таких различий.
Само по себе это не новость, однако вряд ли можно было ожидать, что столь резкая непохожесть в социальном поведении будет зависеть лишь от условий, в которых проходило эмбриональное развитие. Впрочем, следует оговориться, что учёные пока что проследили только за молекулярными механизмами различий в строении нервной системы и убедились, что они в большой степени независимы от генома. В дальнейшем авторы собираются экспериментально проверить, будут ли эти различия связаны с поведением, поскольку это лишь предположение (хотя и весьма вероятное). 
Стоит также заметить, что работы, подобные этой, ставят под сомнение концепции генетической детерминированности высших функций мозга. Возможно, особенности памяти, обработки эмоций, мышления и т. д. зависят не столько от генов, которые достались человеку от родителей, сколько от взаимодействия его развивающегося мозга со средой. Правда, что это за взаимодействия, когда они имеют наибольшее влияние и на какие функции человеческого мозга, мы не знаем и узнаем совсем не завтра...

Подготовлено по материалам Технологического института штата Джорджия.