Понятие признака в генетике поведения

8.2,1. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ВОПРОСА

В 30-е годы на основе работ Б.Л. Астаурова, П.Ф. Рокицкого, Н.В. Тимофеева-Ресовского и др. сформировалась так называемая феногенетика – направление, анализирующее пути и правила становления признака в процессе развития. Если ранее наибольшее распространение имела лишь гипотеза "один ген – один фермент", то развитие феногенетики дополнило эти представления. Были сформулированы новые положения, каждое из которых имеет солидное экспериментальное обоснование.

В этот период были установлены два общих принципа отношений между генами и признаками: 1) каждый ген влияет на все признаки в организме, хотя его влияние на некоторые из них может быть исчезающе мало; 2) любой признак организма зависит от всех генов фенотипа в целом, даже если зависимость от некоторых незаметна. Иными словами, развитие каждого признака представляет собой цепь последовательных генных взаимодействий, проявляющихся в определенных условиях среды.

Как говорилось в разделе 8.1.2, одна из задач нейрогенетики (которая представляется в то же время задачей общей биологии развития) – исследование закономерности действия генов при дифферен-цировке клеточных элементов ЦНС и при формировании структур мозга в целом. В ходе развития организма формируются нейрохимические особенности разных отделов мозга и медиаторная специфичность нервных клеток, а также специализированные связи между нейронами. Очевидно, что детальное описание этих событий выходит за рамки данной книги. В разделах 8.2.10 и 8.5 дан краткий очерк некоторых представлений, существующих в этой области.

Особенности проявления признаков поведения, связанные со сложностью и многоступенчатостью процессов, лежащих в их основе, а также со сложностью и разнообразием влияний внешней среды на их формирование и проявление, представлены здесь кратко. Основными источниками более подробной информации по этим вопросам могут служить книги Эрман и Парсонса (1985), Трут (1978), руководство "Физиологическая генетика и генетика поведения" (Крушинский, 1981).

8.2.2. ПЛЕЙОТРОПИЯ

Влияние генов на фенотипические признаки может быть и непосредственным, и достаточно "далеким", опосредованным. Некоторые признаки, например первичная структура белков, есть отражение последовательности нуклеотидов в данном гене. Другие, более сильно отдаленные от первичного эффекта гена признаки, как правило, находятся под влиянием значительного числа генов. Так называемые количественные признаки – рост, вес, плодовитость и т.п., а также многие признаки поведения, связанные с функцией разных отделов мозга, также связаны с функцией конкретных генов непрямым образом.

Когда признак отдален от первичного эффекта гена несколькими "ярусами" биохимических процессов, то обнаруживается влияние некоего гена не только на исследуемый признак, но и на многие другие стороны строения, функций и поведенческих реакций организма. Это явление называется плейотропией. Описано множество генов со сложными плейотропными эффектами.

Классическим примером плейотропии, который способствовал накоплению экспериментальных свидетельств влияния генотипа на поведение дрозофилы, было впервые обнаруженное А. Стертеван-том (1915) и подробно описанное в 1956 г. М. Бэсток влияние мутации yellow на уровень половой активности мух (см.: 8.4.3.2).

Широко известны многочисленные плейотропные эффекты мутации альбинизма, обнаруживающиеся не только у лабораторных мышей и крыс, но и у многих других видов животных и даже человека (см.: 8.6.4.1) – это нарушение остроты зрения, специфические особенности морфологии зрительных путей полный перекрест волокон зрительного нерва).

Исследование мозга мышей с мутацией rd (дегенерация сетчатки), проведенное американскими исследователями Ц. и Р. Ваймерами, выявило ее плейотропный эффект. Дегенерация светочувствительных элементов сетчатки – палочек – определяется геном, расположенным на 5-й хромосоме. Процесс начинается с 20-го дня жизни. Специальными экспериментами на мышах-химерах (см.: 8.5.3.2) было установлено, что ген rd действует на уровне нервных элементов сетчатки, а не на уровне клеток пигментного эпителия. Анализ структур ЦНСвыявил, что размер зубчатой фасции гиппокампа, а также количества гранулярных и корзинчатых клеток в этом отделе мозга у мышей с генотипом rd/rd были значительно ниже нормы. Механизм возникновения подобной аномалии пока неизвестен.

Описаны эффекты мутации гена brindled (Mo bf), которые поначалу поставили исследователей в тупик. Симтомокомплекс этой мутации заключается в аномальном снижении двигательной активности и треморе, в светлой окраске шерсти и наличии у таких животных закрученных вибрисс. Оказалось, что снижение активности таких ферментов, как дофамин-бета-гидроксилаза (ответственное за снижение локомоции), тирозиназа в меланоцитах (светлая шерсть) и лизилоксидаза в волосяных фолликулах (аномальная структура вибрисс) вызвано общим фактором – ослаблением усвоения меди в кишечнике. Это, видимо, и является первичным эффектом данной мутации. Считается, что она в какой-то степени сходна с мутацией при так называемом синдроме Менкеса у человека (см.: Hay, 1985).

К плейотропным эффектам следует отнести также множественные отклонения от нормы в развитии мозга мышей при неврологических мутациях, например при мутации reeler, когда измененное в результате мутации развитие волокон радиальной глии влечет за собой нарушение миграции больших групп нейробластов (см.: 8.5.4).

Типичный плейотропный эффект – это последствия фенилкето-нурии у человека. Фенилкетонурия характеризуется тем, что в организме отсутствует или малоактивен фермент фенилаланингид-роксилаза, превращающий фенилаланин в тирозин. Если имеющийся недостаток тирозина возмещать богатой тирозином пищей, этот дефект не будет иметь последствий для жизнедеятельности в целом. Однако при этом в крови больных фенилкетонурией уровень фенилаланина оказывается повышенным, а продукты его обмена попадают в разные органы и ткани, в том числе и в мозг, нарушая их развитие. Вторичное влияние мутантного гена у человека проявляется в задержке умственного развития и особенностях темперамента, а также в изменении пигментации волос. Считается, что эти эффекты определяются участием ферментов, синтезирующих нейромедиаторы и меланин – пигмент волосяных фолликул.

Драматическими примерами сложных плейотропных влияний одиночных генов могут служить многочисленные мутации человека. Например, синдром Леш-Нихана связан с дефектом гена, ответственного за синтез гипоксантингуанинфосфорибозилтран-сферазы, что вызывает ряд тяжелых расстройств – от подагры и заболевания почек до аномального поведения. Дети, пораженные этим заболеванием, обладают сниженным интеллектом и склонны к "самоистязанию", повреждая себе (часто необратимо) губы и пальцы. Характерно, что они испытывают при этом страдания, поскольку болевая чувствительность у них не изменена (см.: Эрман, Парсонс, 1984; Фогель, Мотульский, 1990)

В целом можно утверждать, что термин "плейотропия" относится к анализу эффектов генов на уровне организма и представляется сугубо описательным. Детальное исследование эффектов мутант-ных генов на уровне клетки, ткани и органа должно привести к выявлению конкретных путей нарушения физиологических функций, т.е. к расшифровке сущности плейотропных эффектов.

8.2.3. ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПРИЗНАКОВ ПОВЕДЕНИЯ. ВЫБОР ПРИЗНАКА ДЛЯ АНАЛИЗА

У генетики поведения были, особенно в начальный период существования, трудности, связанные со сложностью признаков поведения, которые продолжают существовать и сейчас. Несомненно, что для успеха их генетического исследования необходимо точно сформулировать задачу работы и выбрать признак, который представляет собой естественную "единицу" той или иной формы поведения. Очевидно, что успешно отыскать такой признак можно только на основе хорошего знания физиологии, нейрофизиологии и поведения.

Следует отметить, что логика построения физиологического исследования всегда требовала отыскания "типичного" варианта того или иного феномена. Очевидно, что для генетических исследований такой подход неприемлем. Суть генетического подхода состоит в оценке размаха изменчивости признака у данного вида, популяции или группы особей и в анализе происхождения этой изменчивости. Таким образом, столь необходимое для прогресса генетики поведения участие в таких работах физиологов до недавнего времени сдерживалось из-за существования подобного "типологического" подхода к предмету. В настоящее время данная проблема уже не стоит столь остро (см.: 6.4).

В период накопления фактов в генетике поведения внимание исследователей привлекали и разные виды животных, и разные признаки: предрасположенность к судорогам, общая возбудимость, локомоторная активность, ориентировочно-исследовательские реакции, разные аспекты репродуктивного поведения, классические и инструментальные условные реакции, реактивность к фармакологическим веществам.

Опыт, накопленный в первый период развития генетики поведения, можно суммировать следующим образом. Для исследования роли генотипа в формировании поведения следует выбирать такие признаки, которые легко поддаются количественному учету (например, четкие видоспецифические движения), либо такие, которые легко измерить по степени выраженности (например, уровень локомоторной активности, измеряемый по длине пройденного животным пути за фиксированное время опыта).

Многие признаки поведения сильно зависят также от ряда внешних по отношению к нервной системе факторов, например от сезона года и/или от гормонального фона. Это вызывает дополнительные трудности при проведении генетических исследований.

Основу и первый этап генетического исследования признаков поведения и/или физиологических признаков составляет оценка их генетической изменчивости. Очевидно, что если речь не идет о группе инбредных, т.е. генетически идентичных друг другу животных, то генетический компонент изменчивости признаков поведения всегда присутствует, составляя большую или меньшую долю фено-типической изменчивости.

Проблема определения объекта исследования в генетике поведения решается, как правило, выбором либо группы инбредных линий для сравнения, либо проведением селекционного эксперимента на высокие и низкие значения этого признака. Какую именно генетическую модель необходимо выбрать, определяется конкретными целями исследования и спецификой изучаемого феноти-пического признака.

Признаки организма могут варьировать, обнаруживая фенотипи-ческую изменчивость в пределах нормы реакции, размах которой определен генотипом. Генетическая изменчивость особей популяции обнаруживается по.огромному числу признаков, в число которых входят и альтернативные (наличие –-отсутствие признака), и так называемые количественные, когда величина признака определяется большим числом пар аллелей, вклад каждой из которых определить достаточно трудно. Использование методов рекомбинантных инбредных линий и QTL (см.: 8.6.6) дает по меньшей мере теоретическую возможность локализации целого ряда генов, суммарный эффект которых определяет данный количественный признак.

Помимо изменчивости в пределах нормы реакции, характерной для данного генотипа, а также помимо генетической изменчивости, связанной с гетерогенностью аллельного состава данной популяции, для признаков поведения характерна еще одна, специфическая форма изменчивости, которая не может быть прямо отнесена ни к первой, ни ко второй категории. Речь идет об изменчивости признаков поведения животных, связанной с воздействием индивидуального опыта, т.е. с разными формами сенситизации, привыкания, обучения, формирования представлений и т.д. Иными словами это то, что составляет специфику мозга как структуры, обеспечивающей научение, и что тоже является предметом внимания генетики поведения.

Напомним, что в соответствии с классическими представлениями этологии подобную пластичность можно обнаружить при выполнении животным поисковой фазы поведения, тогда как собственно инстинктивные акты поведения – фиксированные комплексы действий (ФКД, см.: 3.3), входящие в завершающий акт, пластичностью практически не обладают. Каждый из ФКД может служить достаточно дискретной и четкой "единицей" для анализа закономерностей его генетического контроля (см. также: 8.2.5).

8.2.4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНБРЕДНЫХ ЛИНИЙ В ГЕНЕТИКЕ ПОВЕДЕНИЯ

Селектированные и инбредные линии представляют собой основной материал для работы в области генетики поведения. Селекция мышей и крыс на степень выраженности ряда признаков поведения была успешной. В настоящее время осуществлены селекционные программы, которые охватили практически весь диапазон признаков поведения, показавших генетическую изменчивость, – от скорости проведения нервного возбуждения в нервно-мышечном синапсе (см.: Лопатина, Пономаренко, 1987) до высокой и низкой способности к обучению (см.: 8.6). В то же время с помощью селекции формируются линии, которые состоят из животных, сходных по выраженности исследуемого признака и иногда ряда других признаков, но не обладающих генетической однородностью. Это затрудняет использование их в целях идентификации генов, влияющих на данный признак.

В ряде случаев удается провести работу по выведению инбредных селектированных линий, т.е. полностью гомозиготных животных с контрастными в случае двух линий величинами интересующего нас признака. Инбридинг (близкородственное скрещивание) начинают после того, как получены неперекрывающиеся межлинейные различия по интересующему нас признаку. Таких линий немного. В качестве примера можно привести инбредные линии мышей Short-и Long sleep, у которых после гипногенной дозы этанола развивается либо короткий, либо длинный период сна. Основную же массу составляют инбредные линии мышей и крыс, выведенные ранее, до начала активных исследований в области генетики поведения. Такие линии были необходимы для исследований по иммунологии, гисто-совместимости, онкологии и др. (см. также: Бландоваи др., 1983).

Инбредные линии мышей и крыс получаются при размножении животных путем братско-сестринского скрещивания в течение примерно двадцати поколений. Полезные свойства этих линий позволяют использовать их для генетического анализа и выявления локусов, влияющих на поведение. Образно говоря, инбредная линия представляет собой неумирающий клон, состоящий из генетически идентичных друг другу особей.

Ниже перечислены основные свойства, отличающие инбредные линии от генетически гетерогенных аутбредных (Wimer, 1992).

1. Изогенность. Все животные инбредной линии генетически иден тичны друг другу практически по всем локусам. Это означает, что для получения генетического "профиля" линии соответствующее определение можно сделать на одном животном. Для начала дочер ней колонии инбредной линии можно использовать только одну пару.

2. Гомозиготность. Инбредные линии гомозиготны практически по всем локусам. У них нет никаких "скрытых" генов, которые не выявлялись бы при размножении линии "в себе". Естественно, что никаких изменений генетического состава, связанных с дрейфом генов или отбором, в инбредной линии произойти не может.

3. Фенотипическое подобие. Поскольку инбредная линия не может иметь генетических отклонений, фенотипическое единообразие таких животных по многим признакам также оказывается более высоким, чем в аутбредных стоках. Это относится в первую очередь к признакам с моногенным или олигогенным (т.е. когда задействовано малое число генов) определением. Так, например, после введения гексобарбитала мышам линии Balb/c их сон продолжается в среднем 41±2 мин, а у животных аутбредного стока Swiss примерно столько же – 43±15 мин, но разброс величин у последних был значительно большим. Если предполагается оценить изменение длительности сна в ответ на какое-либо воздействие, то, согласно простым расчетам, для получения достоверного результата достаточно использовать лишь 15 мышей линии BALB/c, но 290 аутбредных мышей Swiss.

Инбредные линии могут иметь повышенную чувствительность к средовым воздействиям и, следовательно, фенотипическое сходство особей по признакам поведения, имеющим полигенную природу, может нарушаться (см. п. 7).

4. "Индивидуальность'' линии.Каждая инбредная линия генети чески уникальна; ее поведенческий и неповеденческий фенотипы всегда будут непохожи на фенотипы любой другой линии. Это оз начает, что практически для всех проявлений поведения можнооб наружить межлинейные различия. Из этого следует очень важный вывод о том, что выявление различий междулиниями по поведе нию требует в дальнейшем исследования их физиологических и био химических причин.

5. Долговременная стабильность.Инбредные линии остаются гене тически стабильными в течение больших отрезков времени. Приме ром может служить постоянство генетического состава двух родст венных сублиний – C57BL/6 и C57BL/10, которые, хотя и ведутся независимо уже более 50 лет, но остаются, как и в начале, на 97% генетически сходными.

Нарушение генетической стабильности инбредной линии может произойти в результате одной из трех причин – наличия остаточной гетерозиготности, новых мутаций и генетического "заражения". Остаточная гетерозиготность есть следствие того, что инбридинг даже в течение многих поколений по какой-то причине не может привести к полной гомозиготности. Возникновение мутаций – событие достаточно редкое, но есть случаи, когда появлялись мутации, влияющие и на поведение.

6. Возможность идентификации.Поскольку каждая линия имеет свой генетический "профиль", не составляет большого труда прове рить принадлежность животного к этой линии. Это особенно важно при подозрении на засорение линии посторонним генетическим ма териалом. Подобное "заражение" линии может, к сожалению, слу чаться при ошибках или небрежности в разведении.

Чувствительность.Гомозиготность особей инбредной линии считается причиной того, что эти животные часто оказываются более чувствительными к внешним воздействиям. Инбредные животные гомозиготны в том числе и по аллелям, которые не обязательно способствуют повышению их жизнеспособности, а нередко, наоборот, ведут к ее снижению. Противоположное явление, а именно малую чувствительность гибридов первого поколения к сре-довым влияниям, объясняют наличием генетического буфера, т.е. формированием гетерозиготного организма, у которого каждый аллель, вызывающий снижение жизнеспособности, с большой вероятностью имеет "парой" аллель другого происхождения, который такого действия не оказывает.

Отсутствие подобных "буферных" свойств у гомозиготного генотипа может быть причиной слабой защищенности инбредного организма от внешних, нарушающих развитие влияний. Это же явление лежит в основе иногда обнаруживаемой повышенной чувствительности животных инбредных линий к средовым воздействиям, что может приводить к появлению фенотипических различий между инбредными животными одной линии, противодействуя тем самым свойству фено-типического подобия, о котором говорилось выше (п. 3).

8. Использование в разных странах.Поскольку инбредные линии обладают свойствами изогенности, гомозиготности и возможностью быть идентифицированными, их можно использовать в лаборатори ях разных стран без опасения каких-либо генетических изменений в них, связанных с малым числом основателей колонии (как это имеет место при работе с аутбредными стоками, например селекти рованными линиями).

9. Использование данных прошлых лет.Данные по инбредным ли ниям в силу их генетической стабильности можно сравнивать с ре зультатами, полученными на тех же линиях, но ранее. Это облегча ет планирование и проведение новых исследований.

8.2.5. "ИЗМЕНЧИВОСТЬ" ФИКСИРОВАННЫХ КОМПЛЕКСОВ ДЕЙСТВИЙ И МИКРОЭВОЛЮЦИОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПОВЕДЕНИЯ

Сочетание слов "изменчивость ФКД" находится в видимом противоречии с тем, что уже говорилось выше о стабильном характере простейших элементов инстинктивного поведения. Как разрешается такое противоречие? Несмотря на то что в целях описания и анализа поведение удобно рассматривать как состоящее из отдельных "форм" и/или актов, в реальности оно представляет собой непрерывный процесс, "поток", течение которого обозначается определенными конкретными актами.

Из этологического анализа, а также из данных генетико-популя-ционных исследований инстинктивного поведения следует, что природная генетическая изменчивость затрагивает не "рисунок", или паттерн (pattern), ФКД, а преимущественно частоту его выполнения и пороги их активации, т.е. их пространственно-временные характеристики. Первым внимание к этой проблеме привлек А.Меннинг (см.: Manning, 1967).

Таким образом, частота выполнения поведенческих актов (большая часть из которых – типичные ФКД), а также пороги их провокации в тех или иных условиях характеризуются высоким уровнем фенотипической и генотипической изменчивости поведения.

Иллюстрацией этого положения может служить изменчивость ФКД, входящих в репертуар поведения ухаживания самца дрозофилы (рис. 8.1).

Этот ритуал условно подразделяют на 4 стадии: ориентация, вибрация, лизание и копуляция. При мутациях может изменяться как длительность, так и интенсивность данного ФКД. Межвидовые различия в поведении близкородственных видов, как правило, также связаны с подобной изменчивостью поведения.

У млекопитающих (мышей, крыс, собак и др. видов) значительную часть межлинейных и межвидовых различий в поведении можно свести к различиям в частоте выполнения видоспецифических ФКД. Это особенно четко проявляется в поведении линейных лабораторных грызунов, селектированных на высокие и низкие показатели признаков поведения. В качестве примеров можно привести различия в интенсивности проявления материнского поведения – подтаскивание детенышей к гнезду (Hurniket al., 1973), число вертикальных стоек (исследовательское поведение) (van Abeelen, 1974), проявления агрессивности (например, вращение хвостом). Множество примеров межлинейных различий содержится в любом обзоре по генетике поведения (Меннинг, 1982; Эрман, Парсонс, 1984). У межвидовых гибридов, полученных от видов, в естественных условиях не скрещивающихся, проявления ФКД имеют ряд особенностей.

Одно из первых подробных исследований гибридных форм провел К. Лоренц. У межвидовых гибридов уток выявляются такие ФКД, которых практически не бывает в репертуаре обеих родительских форм. Можно полагать, что генотип данного вида позволяет обеспечить физиологические механизмы таких стереотипных действий, но в силу каких-то причин они не выявляются фенотипически.

В 1975 г. внимание к этой проблеме привлек П. Лейхаузен (Ley-hausen, 1975) при исследовании закономерностей проявления некоторых видоспецифических особенностей типичного ФКД кошачьих – "смертельного укуса" (см.: 7.5.3). Конкретной причиной, почему не все ФКД, на которые "способна" ЦНС данного вида, реализуются в репертуаре его поведения, могут быть различия в физиологических порогах их активации. В пользу этого предположения говорят исследования А. Хааса, посвященные поведению шмелей, о которых рассказывает в своей книге Лейхаузен.

Хаас наблюдал, как эти насекомые отыскивают свои гнезда. Изменяя расположение гнезд, он вызывал у шмелей состояние повышенного возбуждения и "стресса". Их поведение включало стереотипные элементы, свойственные другим видам шмелей того же рода. Такая потенциальная готовность к выполнению ФКД (в норме не характерных для вида), позволила предположить, что каждый вид изначально обладает всем "родовым" репертуаром поведенческих актов, но в обычных ситуациях реализует только определенную его часть. Экстренные ситуации, приводящие к высокому уровню активации ЦНС, могут выявить и остальные элементы "родового стереотипа".

Дезорганизацию гнездостроительного поведения наблюдал У. Дилгер (см.: Эрман и Парсонс, 1985) в эксперименте с гибридными особями попугаев-неразлучников. Они были получены от скрещивания таких двух видов, которые при постройке гнезда совершали различные действия: один из видов переносил гнездовой материал (в данном случае полоски бумаги) в клюве, другой – между перьями хвоста. Иными словами, два скрещивавшихся вида различались по ФКД при осуществлении врожденного поведенческого акта.

Гибридные особи в первый сезон размножения оказались не в состоянии построить гнездо, поскольку не могли справиться до конца с фиксацией гнездового материала. Они брали полоски бумаги в клюв (как один из родителей), затем пытались засунуть их между перьями, но делали это не так умело, как второй родитель. В результате постройка гнезда у этих птиц стала налаживаться только в последующие сезоны размножения, но их действия оставались нечеткими, и гнезда получались плохие.

Подобный феномен описан и в брачном поведении межвидовых гибридов рыбок-меченосцев. Самцы-гибриды первого поколения от скрещивания Xiphophorus helleri и X.montezumae cortezi в состоянии высокого полового возбуждения демонстрируют последовательность действий, характерную для самцов XheUeri, тогда как при меньшем уровне возбуждения их поведение похоже на Хлпогйеятае. Все описанные и сходные с ними наблюдения (например, рисунок песни у гибридных сверчков – рис. 8.3) остаются пока вне поля зрения нейрогенетиков и нейроэтологов, однако можно полагать, что большинство их следует объяснять физиологической модуляцией порогов провокации видоспецифических ФКД.

А. Меннинг еще в 1967 г. (Manning, 1967), анализируя генетические различия в половом поведении дрозофилы, высказал предположение, что генетическая изменчивость порогов и частоты выполнения ФКД может быть основой процесса микроэволюционных изменений поведения.

В таком случае возможно, что одним из механизмов формирования индивидуальных различий в поведении, связанных с генотипи-ческими различиями, является разная "легкость" провокации тех или иных ФКД.

Изменчивость порогов проявления видоспецифических движений может зависеть от уровня возбудимости отдельных структур мозга и/или его отдельных медиаторных систем. Модуляция порогов ФКД, по всей видимости, происходит и при действии фармакологических веществ, изменяющих поведение животных. Это дает основание надеяться, что анализ роли генотипа в эффектах фармакологических препаратов на уровне целого организма перспективно рассмотреть еще и с этой точки зрения. Возможно, что микроэволюционные изменения поведения, описанные в многочисленных наблюдениях (Панов, 1978), действительно реализуются на основе динамических изменений в порогах проявления ФКД.

В работе Л.В. Крушинского (подробнее см.: 8.6.1) по наследованию оборонительных реакций у собак впервые было показано, что уровень возбудимости ЦНС влияет на экспрессивность и пенетрант-ность отдельных поведенческих реакций (Крушинский, 1991).

8.2.6. ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПОВЕДЕНИЯ, СВЯЗАННАЯ С РАЗЛИЧНОЙ ЭКСПРЕССИВНОСТЬЮ ПРИЗНАКОВ

Экспрессивностью называется степень фенотипического проявления эффектов аллеля определенного гена у разных генетически сходных между собой особей. В основе различий экспрессивности могут лежать многие причины, в частности влияние средовых факторов или генетического фона. Если экспрессивность очень изменчива (вплоть до отсутствия проявления признака у отдельных особей), вводится дополнительная характеристика проявления действия гена – пенет-рантность (частота проявления аллеля определенного гена у разных особей группы родственных организмов).

Примером изменчивости признаков поведения, которые связаны с экспрессивностью и пенетрантностью, могут быть количественные вариации в проявлении ФКД исследовательской активности, пищевого поведения, в интенсивности репродуктивного поведения, которые можно наблюдать у животных идентичных генотипов, например у мышей и крыс инбредных линий.

Внутрилинейная изменчивость признаков поведения определяется очень многими факторами. Один из них – это влияние соседства сородичей в жилой клетке, что редко учитывается исследователями. Как известно, лабораторные мыши и крысы относятся к видам, живущим в сообществах. Изоляция такого животного (в особенности самца) вызывает мощные изменения нейрохимических процессов в организме, а также изменения в поведении. Содержание животных в группе выявляет различия, определяющиеся положением особи во внутригруттповой иерархии. Это лишь один из примеров проявления изменчивости поведения особей с идентичными генотипами. Причины этого явления необходимо знать для оценки роли генотипа в формировании признаков поведения.

Еще один пример – различия в экспрессивности такого признака, как агрессивность. Американский исследователь Фом Сааль с сотрудниками показали, что к моменту рождения у эмбрионов мыши мужского пола уровень тестостерона в крови втрое выше, чем у самок, что связано со скачкообразным началом функционирования у них семенников. В проведенном эксперименте эмбрионов непосредственно перед родами извлекали методом кесарева сечения. При этом определялось относительное расположение в матке каждого из них и устанавливалось, кто были "соседями" данного плода (рис.8.4). Напомним, что у грызунов двурогая матка, и эмбрионы в ней располагаются линейно. Выросшие взрослые самцы, соседями которых в матке также были самцы, оказались более агрессивными, чем те, которые в эмбриональном периоде располагались рядом с самками. В дальнейшем эти исследователи сравнили поведение и ряд морфологических характеристик самок, имевших соседями по матке двух самцов, с самками, соседками которых были две самки.

У первых отмечались некоторые черты "маскулинизации" поведения и повышенный уровень тестостерона в крови. Несмотря на то, что у каждого из эмбрионов имеется собственная плацента, считается вполне вероятным влияние на данный плод состава крови "соседа" по матке. Именно этим, точнее повышенным пренатальным уровнем тестостерона в крови эмбрионов-самок и объясняют изменчивость уровня агрессивности у взрослых животных. Таким образом, это еще один пример того, что животные с одинаковым генотипом могут отличаться вариабельностью поведения, причина которой кроется исключительно в средовых, т.е. внешних по отношению к геному факторах.

8.2.7. ПРИЧИНЫ И СЛЕДСТВИЯ