Πώς τα γονίδια ρυθμίζουν σύνθετες συμπεριφορές

Δύο πρωτότυπες έρευνες, οι οποίες θα ήταν σχεδόν αδύνατο να πραγματοποιηθούν μέχρι πριν από λίγα χρόνια, αποκαλύπτουν για πρώτη φορά το ρόλο του γονιδιώματος στον έλεγχο σύνθετων συμπεριφορών. Η πρώτη μελέτη εντοπίζει ομάδες γονιδίων δίνουν οδηγίες στα ποντίκια σχετικά με το πώς θα σκάβουν τα λαγούμια τους· η δεύτερη ανακαλύπτει ένα «κοινωνικό χρωμόσωμα» που φαίνεται ότι ελέγχει την κοινωνική ζωή ενός τροπικού μυρμηγκιού.

«Κατά τη δική μου άποψη, η σχέση ανάμεσα στα γονίδια και τη συμπεριφορά σε πληθυσμούς οργανισμών που ζουν στη φύση είναι το επόμενο μεγάλο στοίχημα της βιολογίας» σχολιάζει η Χόπι Χέκστρα, εξελικτική βιολόγος του Χάρβαρντ.

Η ομάδα της Χέκστρα αναφέρει στο περιοδικό Nature ότι ανακάλυψε γονίδια που καθορίζουν την αρχιτεκτονική των υπόγειων τούνελ που σκάβουν δύο είδη ποντικών.

Το ένα είδος (Peromyscus polionotus) σκάβει βαθιά, διπλά λαγούμια, ενώ το δεύτερο, πολύ συγγενικό είδος (Peromyscus maniculatus) αρκείται σε μια ρηχή τρύπα στο έδαφος.

Σε ένα πραγματικά ασυνήθιστο πείραμα, η Δρ Χέκστρα κατασκεύασα ένα γιγάντιο ξύλινο κουτί στο γκαράζ της και το γέμισε με ένα τόνο άμμο. Άφησε εκεί ποντίκια και των δύο ειδών να σκάψουν ό,τι λαγούμια ήθελαν, και στη συνέχεια τα συνέκρινε με γενετικές αναλύσεις.

Η ερευνήτρια διαπίστωσε ότι, όταν διασταύρωνε τα δύο είδη, η πρώτη γενιά απογόνων συνέχιζε να σκάβει βαθιά, διπλά τούνελ -ένδειξη ότι το γονίδιο που υπαγορεύει αυτό το σχεδιασμό είναι επικρατές έναντι άλλων γενετικών παραλλαγών.

Όταν αυτά τα πειραματόζωα της πρώτης γενιάς απογόνων διασταυρώθηκαν εν νέου με ποντίκια που σκάβουν απλές τρύπες, οι απόγονοι εμφάνισαν διάφορες παραλλαγές: ορισμένα έσκαβαν ρηχές αλλά διπλές τρύπες, ενώ άλλα άνοιγαν βαθιά αλλά μονά λαγούμια.

Η ανάλυση έδειξε τελικά ότι τρεις περιοχές του γονιδιώματος ρυθμίζουν το βάθος του λαγουμιού, ενώ μια τέταρτη περιοχή ελέγχει το εάν το λαγούμι θα είναι μονό ή διπλό.

Όπως σχολιάζει ο δικτυακός τόπος του Nature, οι μελέτες αυτού του είδους γίνονται μόλις τώρα εφικτές χάρη στη δραματική πτώση του κόστους των γενετικών αναλύσεων. Μέχρι πρόσφατα, οι βιολόγοι ήταν αναγκασμένοι να εργάζονται με καλά μελετημένα πειραματόζωα που ζουν στο εργαστήριο, αφού αυτοί ήταν οι μόνοι οργανισμοί με αρκετά διαθέσιμα γενετικά δεδομένα.

Πράγματι, το Nature δημοσιεύει στο ίδιο τεύχος του και μια δεύτερη μελέτη που συνδέει τα γονίδια με τη συμπεριφορά.

H ομάδα του νευροβιολόγου Λοράν Κέλερ στο Πανεπιστήμιο της Λωζάνης προσδιόρισε την πλήρη γενετική αλληλουχία εκατοντάδων τροπικών μυρμηγκιών του είδους Solenopsis invicta.

H σύγκριση αποκάλυψε ότι μια ομάδα περίπου 600 γονιδίων εξηγεί γιατί ορισμένες αποικίες του μυρμηγκιού έχουν μόνο μία βασίλισσα, ενώ άλλες ανέχονται περισσότερες.

Το ενδιαφέρον μάλιστα είναι ότι όλα τα γονίδια αυτά βρίσκονται στο ίδιο χρωμόσωμα. Ο Δρ Κέλερ επισημαίνει ότι τα χαρακτηριστικά αυτού του χρωμοσώματος δείχνουν προσεκτικά ρυθμισμένα ώστε να εξασφαλίζουν ότι όλα τα μυρμήγκια της ίδιας αποικίας διατηρούν την ίδια κοινωνική συμπεριφορά.

Ο ερευνητής κάνει μάλιστα λόγο για το «πρώτο κοινωνικό χρωμόσωμα», κατ΄αναλογία με τα φυλετικά χρωμοσώματα που ελέγχουν το φύλο στον άνθρωπο.

Ανεξάρτητοι ερευνητές χαρακτηρίζουν εντυπωσιακές τις δύο νέες μελέτες, η αλήθεια ωστόσο είναι ότι οι μηχανισμοί μέσω των οποίων τα γονίδια ελέγχουν αυτές τις σύνθετες συμπεριφορές παραμένει άγνωστος.

Μελέτες σε γενετικά τροποποιημένα πειραματόζωα θα μπορούσαν στο μέλλον να δώσουν απαντήσεις, στην περίπτωση όμως των ποντικιών η Δρ Χέκστρα έχει ήδη κάποιες υποψίες: ορισμένα από τα γονίδια που εντόπισε η έρευνά της σχετίζονται στον άνθρωπο με τις εθιστικές συμπεριφορές.

Όπως λέει η ίδια, «όταν κανείς παρακολουθήσει αυτά τα ποντίκια δεν μπορεί παρά να σκεφτεί ότι είναι εθισμένα στο σκάψιμο. Βάζεις ένα ποντίκι στο κουτί για σκάψιμο και αρχίζει αμέσως να φτιάχνει λαγούμια».

Newsroom ΑΛΤΕΡ ΕΓΚΟ