30 марта 2021 года.
Research Brief — это короткие заметки об интересных научных работах.
Основная идея
Родители, сталкивающиеся с хищниками, передают информацию о рискованном окружении своему потомству через изменения в экспрессии генов, но то, как эта информация влияет на потомство, зависит от пола родителя. Мы с коллегами показали это на примере колюшек — небольшого вида пресноводных рыб, чьи ярко окрашенные самцы ухаживают за развивающимися икринками, — в серии работ, недавно опубликованных в Journal of Animal Ecology.
Сначала мы подвергли матерей и отцов нападению хищников. Затем мы наблюдали за их потомством и измеряли поведение, а также то, как выражены гены в их мозге. Мы обнаружили, что пол родителя, подвергшегося воздействию хищников, имеет значение, но, что удивительно, пол потомства также менял то, как информация влияла на поведение.
У отцов, подвергшихся воздействию хищников, родились более смелые сыновья, которые больше рисковали, но опыт отца не повлиял на смелость дочерей. С другой стороны, матери, подвергшиеся воздействию хищников, произвели на свет более тревожных дочерей, а также более тревожных сыновей. У этих сыновей и дочерей были разные паттерны экспрессии генов, что соответствовало нашим поведенческим результатам.
Мы также изучили, сохраняются ли эти изменения во втором поколении. У внуков мы снова обнаружили сложные закономерности наследования по половому признаку.
Так как же это работает? Дело не в том, что опыт изменил гены, передаваемые родителями. Скорее, меняется то, как эти гены выражаются в потомстве. Эта изменчивость в экспрессии генов называется эпигенетикой.
Почему это важно
Моя лаборатория в целом интересуется тем, как опыт животного влияет на развитие и поведение его потомков. Биологи называют это трансгенерационной пластичностью, и она позволяет родителям передавать потомству информацию об окружающей среде еще до того, как оно родится. Например, у мышей, когда отцов учат бояться определенного запаха, их потомство будет бояться этого запаха, даже если их этому не учили.
Исследователи обнаружили трансгенерационные эффекты у самых разных видов — в том числе и у людей. У людей опыт бабушек и дедушек — например, доступность пищи или курение — может оказывать сильное, зависящее от пола влияние на увеличение веса внуков.
Но изучать изменения в поведении гораздо сложнее, чем увеличение веса, и наше исследование, хотя и на рыбах, является одним из самых тщательных на сегодняшний день, изучающих пол и поведение в трансгенерационной пластичности. Такие исследования, как наше, могут помочь ученым лучше понять, как стрессовые события сегодня могут повлиять на будущие поколения. Это может относиться к чему угодно — от бедности или посттравматического стрессового расстройства у людей до изменения климата у рифовых рыб.
Что еще неизвестно
Исследователи до сих пор мало что знают о механизме этих половых эффектов: как возможно, что отцовский опыт влияет на сыновей одним образом, а на дочерей — другим? Кроме того, несут ли эти половые эффекты какую-то пользу для будущих поколений? Исследователи знают, что такой механизм существует и у людей, но вредны или полезны эти половые различия, остается загадкой.
Что дальше
То, как родители воспитывают своих отпрысков, также играет огромную роль в определении поведения. Мы с коллегами хотим лучше понять, как стресс в жизни родителей может изменить то, как они взаимодействуют со своими детьми. Например, если отцы испытывают стресс и передают его через эпигенетические изменения сперматозоидам, меняют ли они свое отцовское поведение, чтобы усилить или свести к минимуму эти эпигенетические изменения?
В настоящее время мы проводим эти эксперименты на колюшках и надеемся, что то, что мы узнаем, будет важно и для людей. В конце концов, каждый родитель знает, насколько стрессовой может быть жизнь.
Автор — Дженнифер Хеллманн, доцент биологии, Университет Дейтона.
