World

การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมอาจส่งผลต่อพฤติกรรมส่วนรวม

กลุ่มตัวอ่อนของปลาม้าลายป่า คำถามหนึ่งของการศึกษาในปัจจุบันคือว่าตัวอ่อนรักษาระยะห่างจากกันและกันหรือเคลื่อนเข้าหากันมากน้อยเพียงใด และยีนที่ “เงียบ” มีบทบาทในเรื่องนี้หรือไม่ เครดิต: Pradeep Krishna Chintapalli Individual zebrafish (Danio rerio) แสดงการตอบสนองทางพฤติกรรมที่คาดการณ์ได้ต่อสิ่งเร้าทางสายตาบางอย่างที่เพียงพอที่จะอธิบายพฤติกรรมโดยรวมของสัตว์ – แม้ในระยะตัวอ่อนของพวกมัน การกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมที่เกี่ยวข้องกับความผิดปกติทางระบบประสาทในมนุษย์เปลี่ยนแปลงการตอบสนองทางพฤติกรรมเหล่านี้ และด้วยเหตุนี้ พฤติกรรมกลุ่มของตัวอ่อน เหล่านี้เป็นผลจากการศึกษาที่ดำเนินการโดยนักประสาทวิทยาของ Konstanz ดร. Armin Bahl และผู้ร่วมงานของเขาที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดซึ่งเพิ่งได้รับการตีพิมพ์ใน Science Advances การวิจัยแสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมในแต่ละคนไม่เพียงแต่จะเปลี่ยนพฤติกรรมของกลุ่มเท่านั้น แต่ยังสามารถให้วิธีการเชิงระเบียบวิธีสำหรับการทดสอบแบบจำลองพฤติกรรมร่วมที่มีอยู่ด้วยการทดลอง พฤติกรรมรวมของปลาม้าลาย ส่วนใหญ่ของสายพันธุ์ปลาในปัจจุบันแสดงพฤติกรรมส่วนรวม อย่างน้อยก็ในบางช่วงของชีวิต นี่คือเวลาที่บุคคลจำนวนมากยังคงอยู่ใกล้กันด้วยเหตุผลทางสังคมหรือว่ายน้ำด้วยกันในทิศทางเดียวกัน ข้อได้เปรียบที่เป็นไปได้ของพฤติกรรมเหล่านี้มีมากมายและมีตั้งแต่การทำให้การค้นหาพันธมิตรง่ายขึ้น ไปจนถึงการป้องกันปลาแต่ละตัวจากการถูกล่ามากขึ้น และทำให้การค้นหาอาหารมีประสิทธิภาพมากขึ้น Zebrafish ก็เป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องพฤติกรรมส่วนรวมเหล่านี้ สปีชีส์นี้ถูกใช้เป็นสิ่งมีชีวิตต้นแบบมานานแล้วในการวิจัยทางพันธุกรรม ชีววิทยาวิวัฒนาการ และประสาทชีววิทยา อย่างไรก็ตาม จนถึงขณะนี้ ยังไม่เคยมีการตรวจสอบอย่างเป็นระบบเมื่อปลาม้าลายเริ่มแสดงพฤติกรรมร่วมดังกล่าว ซึ่งยีนมีบทบาทในกระบวนการนี้และข้อมูลทางประสาทสัมผัสที่ปลาใช้เพื่อจุดประสงค์นี้ “โดยเฉพาะนักประสาทวิทยาเช่นฉัน คำถามเหล่านี้มีความสำคัญ เนื่องจากร่างกายและสมองของตัวอ่อนของ zebrafish เกือบจะโปร่งใสทั้งหมด กลุ่มของฉันจึงสามารถใช้เทคนิคกล้องจุลทรรศน์ที่มีความละเอียดสูงและไม่รุกรานเพื่อสังเกตในเวลาจริงว่าเซลล์ประสาทมีปฏิกิริยาอย่างไรต่อความแตกต่าง สิ่งเร้าและพฤติกรรมของปลาม้าลายที่เปลี่ยนแปลงไปตามพวกมันอย่างไร เนื่องจากการเดินสายของสมองของตัวอ่อนนั้นซับซ้อนน้อยกว่าในสัตว์ที่โตเต็มวัย เทคนิคเหล่านี้จึงทำให้เราตรวจสอบพื้นฐานประสาทของพฤติกรรมส่วนรวมได้อย่างแม่นยำ” อาร์มิน Bahl อธิบายถึงข้อดีของตัวอ่อนของ zebrafish สำหรับการวิจัยของเขา ตั้งแต่เดือนกันยายนปีที่แล้ว Armin Bahl ได้เป็นผู้นำทีมวิจัยของ Emmy Noether “การคำนวณและพฤติกรรมของวงจรประสาท” ใน Konstanz ในช่วงฤดูร้อนของปีนี้ เขาได้รับตำแหน่งศาสตราจารย์ด้านสัตววิทยา/ประสาทชีววิทยาที่มหาวิทยาลัยคอนสแตนซ์ แม้แต่ตัวอ่อนของ zebrafish ก็มีปฏิกิริยาต่อกัน ทีมวิจัยได้ตรวจสอบพฤติกรรมกลุ่มของ zebrafish ในระยะต่างๆ ของการพัฒนา – เจ็ดวันและ 21 วันหลังจากการปฏิสนธิของไข่ นักวิจัยแสดงให้เห็นว่าแม้แต่ตัวอ่อนอายุ 7 วันก็ตอบสนองต่อคนรอบข้างโดยปรับทิศทางการเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกัน ในขณะเดียวกันก็หลีกเลี่ยงไม่ให้เข้าใกล้ตัวอื่นๆ อย่างแข็งขัน ปลาม้าลายอายุ 21 วันเน้นการเคลื่อนไหวของพวกมันในทิศทางเดียวกับคนรอบข้างมากขึ้น แต่แทนที่จะหลีกเลี่ยงกัน สัตว์ในระยะนี้กลับเข้าหากันอย่างใกล้ชิดเหมือนอยู่รวมกันเป็นฝูง จากการทดลองเชิงพฤติกรรมเพิ่มเติมในการศึกษานี้รวมถึงความรู้ที่มีอยู่ นักวิจัยสงสัยว่าพฤติกรรมที่สังเกตพบในตัวอ่อนของปลาม้าลายนั้นมีพื้นฐานมาจากการตอบสนองเชิงพฤติกรรมที่ค่อนข้างเรียบง่ายสองอย่าง: ระบบหนึ่งในสมองของตัวอ่อนจะวัดปริมาณวัตถุทั่วไปในบริเวณโดยรอบในขณะที่ ระบบที่สองวิเคราะห์สิ่งเร้าการเคลื่อนไหว Armin Bahl กล่าวว่า “การตอบสนองทางพฤติกรรมทั้งสองแบบเป็นการตอบสนองต่อการมองเห็น ซึ่งหมายความว่าในสัตว์ ข้อมูลภาพบางประเภททำให้เกิดปฏิกิริยาเชิงพฤติกรรมในรูปแบบของการเคลื่อนไหว” เพื่อทดสอบสมมติฐาน นักวิจัยได้ใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์เพื่อจำลองการเคลื่อนไหวของปลากลุ่มเล็กๆ แบบจำลองนี้ใช้เพียงปฏิกิริยาตอบสนองของ visuomotor ทั้งสองที่ระบุว่าเป็น “กฎการตัดสินใจ” เพื่อกำหนดพฤติกรรมของปลาเสมือนแต่ละตัว Armin Bahl กล่าวว่า “กลุ่มปลาจำลองมีพฤติกรรมเหมือนกับตัวอ่อนของ zebrafish จริงๆ ซึ่งแสดงให้เห็นชัดเจนว่าพฤติกรรมโดยรวมของสัตว์เหล่านี้สามารถอธิบายได้โดยใช้การตอบสนองเชิงพฤติกรรมที่ค่อนข้างง่ายเหล่านี้” นักวิจัยได้ใช้เทคนิค CRISPR-Cas9 เพื่อแก้ไขยีนเฉพาะในตัวอ่อนแต่ละตัว ในการทำเช่นนั้น พวกเขาสามารถแสดงให้เห็นว่าการกลายพันธุ์ของยีน scn1lab และ disc1 ได้เปลี่ยนแปลงการตอบสนองทางพฤติกรรมส่วนบุคคลของสัตว์ที่กลายพันธุ์ไปเป็นสิ่งเร้าทางสายตาและเป็นผลให้พฤติกรรมของกลุ่ม การกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมเหล่านี้เชื่อมโยงกับรูปแบบเฉพาะของโรคลมบ้าหมูและออทิสติกในเด็กหรือโรคจิตเภท ตัวอ่อนของ zebrafish ที่มีการกลายพันธุ์ scn1lab รักษาระยะห่างระหว่างตัวมันเองกับตัวอื่นๆ มากกว่าตัวเดียวกันโดยไม่มีการกลายพันธุ์ ในทางตรงกันข้าม ตัวอ่อนของ zebrafish ที่มีการกลายพันธุ์ของ disc1 นั้นอยู่ใกล้กันมากกว่าตัวเดียวกัน เช่นเคย พฤติกรรมของสัตว์กลายพันธุ์สามารถจำลองและทำซ้ำได้ด้วยแบบจำลองคอมพิวเตอร์ “แนวทางของเราในการใช้เทคนิคทางพันธุกรรมสมัยใหม่และการทดลองเชิงพฤติกรรมกับปลาม้าลายร่วมกับการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ทำให้เรามีโอกาสพิเศษในการโน้มน้าวพฤติกรรมทางสังคมโดยเฉพาะ จากนั้นจึงทดสอบแบบจำลองพฤติกรรมสัตว์ร่วมด้วยเครื่องมือทางอณูพันธุศาสตร์และกล้องจุลทรรศน์ต่างๆ ที่มีอยู่แล้ว สำหรับปลาม้าลายและที่เราสร้างขึ้นในคอนสแตนซ์ ในไม่ช้าเราจะสามารถวิเคราะห์รากฐานของระบบประสาทสำหรับพฤติกรรมที่น่าสนใจนี้ได้อย่างละเอียด” อาร์มิน บาห์ล กล่าวสรุป ข้อมูลเพิ่มเติม: Roy Harpaz et al, พฤติกรรมส่วนรวมเกิดขึ้นจากรูปแบบพฤติกรรมที่เรียบง่ายที่ควบคุมโดยยีนใน zebrafish, Science Advances (2021) ดอย: 10.1126/sciadv.abi7460. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abi7460 การอ้างอิง: การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมสามารถส่งผลกระทบต่อพฤติกรรมส่วนรวม (2021, 13 ตุลาคม) สืบค้นเมื่อ 13 ตุลาคม พ.ศ. 2564 จาก https://phys.org/news/2021-10-genetic-affect- behavior.html เอกสารนี้อยู่ภายใต้ลิขสิทธิ์ นอกเหนือจากข้อตกลงที่เป็นธรรมเพื่อการศึกษาหรือการวิจัยส่วนตัวแล้ว ห้ามทำซ้ำส่วนหนึ่งส่วนใดโดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร เนื้อหานี้จัดทำขึ้นเพื่อวัตถุประสงค์ในการให้ข้อมูลเท่านั้น

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Back to top button