Japońscy naukowcy jako pierwsi na świecie sprawili, że muszki owocowe zaczęły wykonywać rytuał godowy charakterystyczny dla innego gatunku. Wystarczyła do tego manipulacja pojedynczym genem, który przeprogramował połączenia w mózgu
Samce Drosophila melanogaster od milionów lat zalecają się do samic, wibrując skrzydłami i wygrywając tzw. pieśni godowe. Ich kuzyni z gatunku Drosophila subobscura stosują jednak inną strategię – podczas zalotów wypluwają część pokarmu i ofiarowują go partnerkom niczym prezent.
Badacze z Uniwersytetu w Nagoi oraz Narodowego Instytutu Technologii Informacyjnych i Komunikacyjnych (NICT) udowodnili, że za tę różnicę odpowiada pojedynczy gen zwany fruitless (fru). To on kontroluje zachowania godowe samców u różnych gatunków muszek.
„Kiedy aktywowaliśmy gen fru w neuronach odpowiedzialnych za produkcję insuliny u muchówek, które zwykle tylko śpiewają, komórki te zaczęły tworzyć długie wypustki i połączyły się z ośrodkiem zalotów w mózgu. Dzięki temu u Drosophila melanogaster pojawiło się zupełnie nowe zachowanie – wręczanie pokarmu samicom” – wyjaśnił dr Ryoya Tanaka, współautor pracy i wykładowca Graduate School of Science Uniwersytetu w Nagoi.
Małe zmiany, duży efekt
Zespół badawczy zidentyfikował grupę 16-18 neuronów insulinowych w rejonie mózgu zwanym pars intercerebralis. Po aktywacji genem fru zaczynają one wytwarzać białko FruM i tworzyć połączenia z centrami sterującymi zalotami.
„Nasze wyniki pokazują, że ewolucja nowych zachowań nie wymaga powstawania całkiem nowych neuronów. Wystarczy drobne przeprogramowanie kilku istniejących komórek nerwowych, aby pojawiła się różnorodność zachowań, a w konsekwencji – nowe gatunki” – podkreślił dr Yusuke Hara z NICT, współautor badań.
Prof. Daisuke Yamamoto z NICT dodaje: „Pokazaliśmy, że można prześledzić złożone zachowania, takie jak ofiarowywanie prezentów godowych, aż do ich genetycznych korzeni i zrozumieć, w jaki sposób ewolucja tworzy zupełnie nowe strategie przetrwania i rozmnażania”.
Odkrycie to stanowi pierwszy w historii przypadek skutecznego przeniesienia zachowania między gatunkami za pomocą manipulacji jednym genem. Wyniki badań opisano w Science w artykule „Cross-species implementation of an innate courtship behavior by manipulation of the sex-determinant gene”.
Projekt prowadzili naukowcy z Uniwersytetu w Nagoi i NICT.
Źródła:
- Komunikat prasowy: First transfer of behavior between species through single gene manipulation
Publikacja w Science: DOI 10.1126/science.adp5831