日本科学家通过寓目“斗鱼”,揭开基因和神经运动同步的“伉俪相”原理

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暹罗斗鱼。图片泉源:人间本色

当拳王穆罕默德·阿里与乔·弗雷泽在拳击台上对擂时,险些没人会想到他们脑壳里的基因发生了什么变化。

阿里与弗雷泽的世纪之战,照片摄于1971年

但最近一项有关斗鱼的新研究讲明,在鱼打架的历程中,它们大脑中的基因开始以一种协调的方式开启和关闭。我们尚不清楚这些基因在做什么,以及它们对打架有什么影响,但人类大脑也可能在发生类似的变化。

克日,揭晓在《PLOS Genetics》上的一项新研究,试图解答这一恒久以来的谜题。

美国伊利诺伊大学香槟分校的行为生态学家Alison Bell说:“这项研究或许很好地展示了‘社交互动能够深入影响人体’的方式。”

动物(包罗人类)如何协调行为的分子基础仍然是个谜。德克萨斯大学奥斯汀分校的进化社会神经科学家Hans Hofmann说:“无论是交配还是打架,动物都很擅长,但我们并不清楚它们是如何做到的。”

该研究通讯作者、日本北里大学的分子生物学家Norihiro Okada首次在电视上看到暹罗斗鱼时,他意识到这些动物可以资助解开这个谜题。

体型如金鱼般巨细暹罗斗鱼原产于泰国,经由培育后,它们的鳍和尾巴都变得很是大,且颜色越发亮丽醒目。水族馆倾向于将这些称为“斗鱼”的宠物离开饲养。因为它们具有领地意识,可以举行连续1小时以上的打架,包罗攻击、撕咬和追逐。它们甚至还会在鱼式摔跤中锁住对方下颌。

Okada和他的同事录制了17对鱼之间长达十几个小时的打架视频,然后分析了在每一次打架历程中发生的情况实时间。研究人员在论文中写道:“打架时间越长,这些鱼的行为越同步。它们的迂回战、攻击和撕咬的时间比我们认为的要长。”

研究人员还确定,鱼之间的打架是“经心设计”的。例如,在连续约80分钟的打架中,每次行动之间似乎都有“商定好”的休息时间。即每隔5到10分钟打架就会升级一次,斗鱼会锁住相互的下颌,这种计谋可以阻止对手呼吸,因此磨练谁能坚持更长的时间。然后,它们离开呼吸少顷,车轮战继续

图片泉源:PLOS Genetics

研究人员发现,这种协同行为也发生在分子水平上。

经由20分钟的打架,有五对鱼斗败而亡。研究人员比力了在打架前后鱼大脑中哪些基因是开启的。60分钟后,他们对另外5组鱼举行同样的测试。

图片泉源:PLOS Genetics

研究人员发现,在20分钟时,一些相同的基因,即启动其他基因的“中间早期基因”在每条鱼中都是活跃的。在60分钟时,又有数百个基因协同表达。特定基因开启的时间特定于每对鱼,这讲明这对鱼的相互作用正在协调一连串的变化。Hofmann说:“这些鱼的同步水平很是惊人。”

图片泉源:PLOS Genetics

Okada不知道这些基因做了什么,也不知道它们是如何影响打架历程的。他认为,实力较弱的斗鱼需要评估对手的实力并在受伤前退出战斗,而基因可能在其中发挥作用。但Hofmann和Bell推测这些基因对鱼在日后与其他鱼打架会发生更大的影响。

去年,有两个研究团队在《Cell》上报道了互动的哺乳动物之间大脑运动是同步的。其中一个团队研究了蝙蝠在黑暗房间里航行并制止碰撞,另一个团队测试了小鼠在小型竞技场中的优势。在两项研究中,动物间互动的时间越长,它们的大脑运动就越同步。

图片泉源:Cell

其中一篇论文的作者、加州大学洛杉矶分校的神经科学家Weizhe Hong说,这项新研究为此类事情“增加了新维度”,因为现在看来基因和神经运动是同步的。他们的发现无疑为未来的研究提出了许多令人兴奋的问题。

Bell说,我们在鱼类身上视察到的现象也可能适用于人类。例如,上世纪80年月的一项研究显示,恒久生活在一起的匹俦,他们的面部特征会变得越来越相似,即我们常说的“伉俪相”。

黄渤匹俦

Okada说,这也可能是基因运动趋同的信号。

论文链接:

https://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1008831

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(19)30682-8?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0092867419306828%3Fshowall%3Dtrue

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