מֵידָע

כיצד התנהגויות מקודדות גנטית בבעלי חיים?


אני סקרן לדעת כיצד התנהגות מורכבת מועברת גנטית? למשל, כיצד בניית רשת מקודדת גנטית בעכביש? וכיצד מתנהגת ההתנהגות המורכבת של טרף מכווץ לתוך בואה? מכיוון שהיצורים הללו אינם גדלים על ידי הוריהם, ולכן אינם יכולים ללמוד להעתיק התנהגויות אלה, עליה להיות מוטבעת גנטית. אֵיך?


אתמקד התשובה שלי באבולוציה של עכבישי רשת כדורי (איור 1), כי ארכנידיםבדומה לחרקים, הם יצורים לא מורכבים יחסית בעלי התנהגות שיטתית ברורה (אריגה של מבנים סימטריים וחוזרים מאוד). מכאן שסיבתי שזו תהיה גישה טובה לחקירת התשובה לשאלה זו.

אורגי הכדור (Orbiculariae, שם בלתי פורמלי של הטקסון המכיל את משפחות העל Deinopoidea ו Araneoidea) הם בין השושלות המגוונות ביותר של עכבישים (Hormiga & Griswold, 2014).


איור 1. רשת כדור. מקור: אנציקלופדיה בריטניקה

אגרת חוב ואח '. (2014) מדווחים כי על פי הערכות שונות תאריך המוצא של רשת הכדור היה אי שם סביב היורה התחתון לפני 201 מיליון שנה ולפני 52 מיליון שנה, והמחברים תומכים בראייה של מקור מונופילטי של רשת הכדור.

למרות ההזדמנות המצוינת הזו להבהיר את היסודות הגנטיים (המונופילטיים) של האבולוציה, ומכאן שחלפה של אריגת הכדור, אינם ידועים במידה רבה. לא רק שהתפתחות אריגת הכדור אינה ידועה, אפילו התפתחות המאפיינים הפיזיים המורכבים של המשי אינה ידועה במידה רבה. למשל, איך הדבק הדביק ארנואיד רשת הכדור התפתחה היא תעלומה. תכונה מרובת תווים מורכבת זו משוערת כחידוש מרכזי להסברת הגידול במגוון araneoidea. לדוגמה, ארנואיד הכדורים מכילים דבקים צמיגים ויש להם החזרת UV נמוכה ולכן הם פחות גלויים לחרקים. קיים מסלול אבולוציוני מוצע אחד מתוך רשת הכדור היבשה והקריבלית דינופואידים לרשת כדורי הדבק הדביקים של ארנואידים, אבל זהו בערך (Hormiga & Griswold, 2014).

בסך הכל, המאפיינים הפיזיים של משי הכלולים בקורים כמעט ואינם מוסברים במונחים אבולוציוניים, שלא לדבר על הפרופילים ההתנהגותיים הדרושים כדי ליצור מזה רשת.

הפניות
- אגרת חוב ואח ', Curr Biol (2014); 24(15): 1765-71
- הורמיגה וגריזווולד, Annu Rev Entomol (2014); 59:487-512


גנטיקה התנהגותית: פגוש ביולוגיה מולקולרית

החתונה של טכניקות מביולוגיה מולקולרית עם לימוד תאומים ומשפחות מסורתיות הובילה "עידן פוסט -גנומי" בגנטיקה התנהגותית.

במהלך 30 השנים הראשונות שלה, משנת 1960 עד 1990, הדיסציפלינה המודרנית של גנטיקה התנהגותית התבססה כמעט במלואה על מחקר תאומים ומשפחתי. מחקרים אלה הניחו הצדקה רבה לחשיבות הגנים בהתנהגות, אך הקשר תמיד נשאר רופף וסטטיסטי. רק במקרים נדירים ניתן היה ליצור קשר ישיר בין גן מסוים או קבוצת גנים והתנהגות מסוימת.

בעשור וחצי האחרונים, כל מה שהשתנה עם הכנסת ביואינפורמטיקה, הנדסה גנטית וטכניקות אחרות המאפשרות לחוקרים למדוד, לנתח ולתפעל חומר גנטי במהירות ובקלות. טכניקות אלה שינו את הרכב תחום הגנטיקה ההתנהגותית, ועיסקו את עניין הקבוצות החדשות של חוקרים מעבר לפסיכולוגיה-ביולוגים מולקולריים, רופאים ואחרים-שראו בעבר התנהגות חלקלקה מדי למחקר ביולוגי.

שינוי זה התרחש בתקופה שבה העניין בגנטיקה התפוצץ. ההכרזה בשנת 2000 על טיוטה שהושלמה של הגנום האנושי-השלמת הגנים המצויים בגרעין של כל תא אנושי-ומלאת 50 שנה לגילויו של פרנסיס קריק וג'יימס ווטסון את מבנה ה- DNA בשנת 2003 סימנו את השיא נקודות.

כיום, הציפיות לתגמולים מהירים מהשימוש בטכניקות חדשות אלה נמוכות מכפי שהיו במהלך ההדחה הראשונה של ההתרגשות. כעת ברור כי סביר שלא קיים גן יחיד להפרעות מורכבות כגון דיכאון, שלא לדבר על כך, אפילו בשיטות המתוחכמות ביותר. תכונות התנהגות מורכבות, כך מגלים החוקרים, מושפעות מעשרות אם לא מאות גנים, שכל אחד מהם מתקשר עם הסביבה וזה עם זה בדרכים בלתי צפויות.

אף על פי כן, הגנטיקה ההתנהגותית ממשיכה לעמוד בהבטחה להבנה טובה יותר של הבסיס הביולוגי של ההתנהגות-ומכאן שהתחום זוכה לתמיכה חזקה מהמכונים הלאומיים לבריאות ומוסדות אחרים למתן מענקים העוסקים בצומת של התנהגות ובריאות.

"יש יותר ויותר הכרה נכונה שאתה צריך להבין התנהגות וגנטיקה וכיצד הם עובדים יחד אם אתה רוצה להבין איך אנשים נשארים בריאים או הופכים לא בריאים", אומר ג'ון יואיט, מנהל המכון לגנטיקה התנהגותית במכון אוניברסיטת קולורדו בבולדר, ויו"ר צוות המשימה של מנהלת מדעי APA בנושא גנטיקה.

כלים ושיתופי פעולה חדשים

הטכניקות החדשות לא החליפו את השיטות הקלאסיות בגנטיקה התנהגותית: מחקרים תאומים ומשפחתיים שהשתמשו בקשר גנטי לחיפוש גנים הקשורים להתנהגות (ראה עמוד 46). למעשה, מחקרי תאומים נותרו אחת הדרכים הטובות ביותר לזהות סמנים גנטיים הקשורים לתכונות התנהגותיות מורכבות, על פי חוקרים כמו ג'ון ד'פריס, דוקטורנט, מייסד כתב העת גנטיקה התנהגותית ומנהל לשעבר של המכון לגנטיקה התנהגותית.

אולם יותר ויותר, מחקרים כאלה אינם משמשים כנקודות קצה בפני עצמם, אלא כאבני דרך לכיוון מחקרים של גנטיקה מולקולרית שיכולים לזהות גנים מסוימים ותפקודיהם, אומר דפריס.

לפני עשר שנים, לפני פרויקט הגנום האנושי וריבוי בדיקות גנטיות זולות, ייתכן שלחוקר שחוקר הפרעת התנהגות מסוימת הייתה גישה לבדיקות של שלושה או ארבעה גנים, אומר ג'ונתן פלינט, רופא גנטיקאי התנהגות באוניברסיטת אוקספורד- והמידע הקיים אודות אותם גנים היה מזערי. "עכשיו אתה לוחץ על האינטרנט ותוכל למצוא מידע על הגנום כולו", הוא אומר. מידע כזה זמין כעת לא רק עבור הגנום האנושי, אלא גם עבור חיות מעבדה נפוצות כגון עכברים.

מבול הנתונים הזה אומר שהיכולת לאסוף, לארגן ולנתח מידע ביולוגי הופכת ליותר ויותר קריטית. המעבדה של פלינט, כמו רבות אחרות, שכרה לאחרונה מומחה לביואינפורמטיקה בכדי להישאר מעודכנת בשיטות לכריית הג'יגה-בייט של נתונים הזמינים כעת.

טכניקות חדשות מספקות גם למדענים דרכים לתמרן ישירות גנים בבעלי חיים ולצפות בהשפעות הגנים שהשתנו על ההתנהגות. עכברים הוכיחו שהם מתאימים במיוחד למניפולציות כאלה. כיום ישנם אלפי זנים שונים של מוטציות חד-גניות ועכברים "נוק-אאוט"-בעלי חיים בהם גן אחד שונה או הושבת.

חברת צוות המשימה של הגנטיקה של APA, ז'אן וונר, דוקטורט מאוניברסיטת קולורדו בבולדר, היא בין אלה שלמדו נוקאאוטים כאלה. למרות שההכשרה שלה היא בביוכימיה, היא והמעבדה שלה מבצעות עבודות פסיכולוגיות בעיקר. באמצעות מבחני למידה וקוגניציה, הם מחפשים הבדלים התנהגותיים בזנים של עכברים שעשויים מניפולציה גנטית.

זן נוקאאוט עכבר שהם חקרו חסר את הגן לחלבון kinase C gamma, "שליח שני" סלולרי המתקשר בין קולטני שטח לבין המנגנון הפנימי של נוירונים במוח ובחוט השדרה.

בדומה לעכברים סטנדרטיים, ניתן לאמן את הנוקאאוטים האלה להגיב לגירוי תמורת פרס. עם זאת, בניסויים בהם ניתנים פרסים על מניעת תגובה-במקום להגיב מיד לאחר כל גירוי-העכברים נוטים לבצע ביצועים גרועים. זה, יחד עם הנטייה שלהם לשתות יותר אלכוהול מאשר עכברים סטנדרטיים, נלקח כאינדיקציה לאימפולסיביות שלהם.

ווהנר ועמיתיה מאוניברסיטת קולורדו מנסים כעת לבסס את הקשר בין גמא של קינאז C של חלבון והשפעותיו האפשריות על התנהגויות אנושיות כגון שימוש בסמים ואלכוהוליזם.

קבוצת מחקרים אחת, בהנחיית חברת המעבדה של וכנר, מדענית המוח ברברה באוורס, דוקטורט, בוחנת את ההשפעות של חלבון קינאז C בתוך התא. היא בודקת את ההשערה שהגן החסר משפיע על קולטני סרוטונין, הידועים כמעורבים ברגש ומוטיבציה.

מערך מחקרים נוסף, בראשות מריסה אהרינגר, דוקטורנט, חוקרת גנטיקה אנושית גם במכון לגנטיקה התנהגותית, מנסה לגשר על הפער בין בעלי חיים ובני אדם. כחלק מפרויקט גדול יותר בנושא התנהגות אנטי-חברתית של מתבגרים, אהרינגר מחפש עדויות לכך שבני אדם מראים שונות בגן לגמא חלבון קינאז C והאם לשונות זו יש השלכות על ההתנהגות.

כמו הרבה ממחקרי הגנטיקה ההתנהגותית של היום, מחקרי החלבון קינאז C יהיו בלתי אפשריים ללא שיתוף פעולה של אנשים ממגוון תחומים: הביולוגים שיצרו את חיות הנוקאאוט, מדעני המוח והפסיכולוגים שתכננו ויישמו את מחקרי ההתנהגות בבעלי חיים, ו הפסיכולוגים והגנטיקאים הרפואיים שמחפשים שונות גנטית בבני אדם.

הבטחות ואתגרים

ריבוי הטכניקות החדשות העלה ציפיות מה גנטיקה התנהגותית יכולה לעשות. אך כפי שחוקרים רבים ממהרים לציין, ציפיות אלה יכולות לפעמים להיות בקשר רציני עם ההבטחות והאתגרים האמיתיים של התחום.

"אי ההבנה הנפוצה ביותר-וזוהי אי הבנה כמעט מכוונת כרגע-היא שתהיה תשובה פשוטה לשאלה מורכבת", אומר יואיט.

בדרך כלל זה מתבטא בטענות ש"הגן "לתכונה מורכבת כלשהי-נטייה מינית, למשל, או אלכוהוליזם-התגלה. התקשורת ראויה להאשמה מסוימת בהגזמת המשמעות של ממצאי מחקר חדשים, אך כפי שמציינת יואיט, החוקרים אינם נטולי אשמה: הפיתוי לשחק יחד עם ההייפ על מנת להגביר את התמיכה בתחום הוא חזק.

אולם מחקר עדכני הופך עמדה כזו לבלתי נסבלת יותר ויותר. ככל שמדענים מעמיקים יותר מתעמקים בגנטיקה של התנהגויות מורכבות, כך הם מוצאים שהתנהגויות כאלה מושפעות מעשרות או מאות גנים בעלי אינטראקציה, שכל אחד מהם מהווה רק חלק קטן מהשונות הכוללת.

העובדה שזה לא גנים בלבד, אלא גנים באינטראקציה עם הסביבה שמייצרים התנהגויות מורכבות, זוכה גם לתמיכה הולכת וגוברת, אומרת הפסיכולוגית טרי מופיט, דוקטורט מהמכון לפסיכיאטריה בקינגס קולג 'בלונדון.

מופיט ועמיתיה, למשל, חקרו שני גנים המשפיעים על פירוק וספיגה של נוירוטרנסמיטורים במוח. הם גילו שלגנים יש השפעות משמעותיות על דיכאון והתנהגות אנטי-חברתית-אך רק אצל אנשים שנחשפים ללחצים סביבתיים מסוימים (ראה קריאה נוספת להלן).

מחקר אחר מראה כי הרעיון שניתן לקבוע את התורשה של תכונה נתונה אחת ולתמיד מוטעה. במציאות, תורשה לתכונות התנהגותיות מורכבות-כמות השונות באוכלוסייה שהגורמים הגנטיים מביאים לה-יכולה להשתנות באופן דרמטי בתוך האוכלוסיות (ראו סרגל צד).

אפילו אלה שעורכים מחקר בבעלי חיים, שבהרבה דרכים קל יותר לפרש אותם מאשר מחקר על בני אדם, התמודדו עם אתגרים. עם עכברי נוקאאוט, למשל, מיהרו פסיכולוגים התפתחותיים להצביע על כך שהסרת גן מתא גזע עובריים והתרת תא זה לגדול לעכבר מהונדס גנטית אינה זהה לכיבוי הגן אצל מבוגר רגיל אחרת. לגן החסר עשויות להיות השפעות נרחבות על התפתחות האורגניזם.

בתגובה, אומר ווהנר, גנטיקאים מייצרים כעת עכברים עם נוקאאוטים מותנים או ניתנים להשראה-גנים שאינם פעילים רק בשלבי התפתחות מסוימים, או שניתן להפעיל או לכבותם באמצעות תרופות או שינויים בתנאי הסביבה. למרות זאת, ההתקדמות הייתה איטית. נוקאאוטים כאלה הם קשים ביותר לביצוע, היא מציינת, ויש להם מגבלות משלהם.

טכניקות חדשות עשויות לסייע לחוקרים להתגבר על חלק מהאתגרים האלה לפחות. תחום מבטיח במיוחד, אומר פלינט, הוא השילוב של גנטיקה התנהגותית עם כלי הדמיה בביולוגיה.

בבעלי חיים חיים, כולל בני אדם, MRI פונקציונאלי וטכניקות הדמיית מוח אחרות מספקות מפות ברזולוציה גבוהה יותר ויותר של פעילות עצבית בקנה מידה גדול. בינתיים, בתאים, טכניקות מולקולריות כגון תיוג אנזימים עם חלבון פלואורסצנטי ירוק מאפשרות לחוקרים לצפות בשינויים בביטוי הגנים בעת התרחשותם. חוקרים גם מקווים ליצור קשרים ישירים יותר ויותר בין מודלים של בעלי חיים לבין מחקר קליני, אומר יואיט. כרגע, מספר גנים מועמדים מעניינים זוהו בבעלי חיים, אך קשרים להתנהגות אנושית דלילים. כלי ויזואליזציה כגון אלה שתוארו על ידי פלינט עשויים לסייע לגשר על הפער.

טכניקות אלו עשויות לקרב את הגנטיקאים ההתנהגותיים צעד אחד אל מטרתם הסופית: לגלות כיצד נוירונים-המעוצבים על ידי אינטראקציות בין גנים לסביבה-מעוררים התנהגות. "נישואיה של אותן טכנולוגיות שונות תאפשר כמה מהמדע המרגש ביותר בעשר השנים הבאות", אומר פלינט.


תוכן

מחשבה קודמת על גורמים גנטיים המשפיעים על תוקפנות נטו לחפש תשובות מחריגות כרומוזומליות. [ דרוש ציטוט ] באופן ספציפי, לפני ארבעה עשורים, גנוטיפ ה- XYY האמין (בטעות) בעיני רבים כי הוא מתואם עם תוקפנות. בשנים 1965 ו -1966 דיווחו חוקרי היחידה למחקר ציטוגנטיקה קלינית ואוכלוסיה של MRC בראשות ד"ר קורט בראון בבית החולים הכללי המערבי באדינבורו, כי מצאו תשעה גברים גבוהים מהצפוי (2.9%) בממוצע בגובה של כמעט 6 רגל בסקר. מתוך 314 חולים בבית החולים הממלכתי לסקוטלנד שבעה מתוך תשעת החולים XYY היו בעלי פיגור שכלי. [2] בדו"חות הראשונים שלהם שפורסמו לפני בדיקת חולי XYY, החוקרים הציעו שאולי הם אושפזו בגלל התנהגות תוקפנית. כאשר נבדקו חולי XYY, החוקרים גילו שהנחותיהם לגבי התנהגות תוקפנית שגויות. לרוע המזל, ספרי לימוד רבים למדע ולרפואה שילבו במהירות וללא ביקורת את ההנחות הראשוניות והלא נכונות לגבי XYY ותוקפנות - כולל ספרי לימוד לפסיכולוגיה בנושא תוקפנות. [3]

הגנוטיפ XYY זכה לראשונה לשמצה ב -1968 כאשר הוא הועלה כחלק מההגנה בשני משפטי רצח באוסטרליה ובצרפת. בארצות הברית, חמישה ניסיונות להשתמש בגנוטיפ ה- XYY כהגנה לא צלחו - רק במקרה אחד בשנת 1969 הותר לגשת לחבר מושבעים - שדחה אותו. [4]

תוצאות ממספר עשורים של מעקב ארוך טווח אחר עשרות זכרים XYY שלא נבחרו שזוהו בשמונה מחקרי סינון כרומוזומים בינלאומיים בשנות השישים והשבעים החליפו מחקרים חלוציות אך מוטות משנות השישים (שהשתמשו רק בגברים XYY ממוסדים), כ בסיס להבנה הנוכחית של הגנוטיפ XYY וקבע כי זכרים XYY מאופיינים בגובה מוגבר אך אינם מתאפיינים בהתנהגות תוקפנית. [5] [6] למרות שהקשר כיום בין גנטיקה לתוקפנות פנה להיבט של גנטיקה השונה ממומים כרומוזומליים, חשוב להבין מהיכן התחיל המחקר ואת הכיוון אליו הוא מתקדם כיום.

תוקפנות, כמו גם תכונות התנהגותיות אחרות, נחקרות גנטית על סמך התורשה שלה לאורך דורות. מודלים תורשתיים של תוקפנות מבוססים בעיקר על בעלי חיים בשל החשש האתי בשימוש בני אדם למחקר גנטי. בעלי חיים מגדלים תחילה סלקטיבי ולאחר מכן מוצבים במגוון תנאים סביבתיים, מה שמאפשר לחוקרים לבחון את הבדלי הבחירה באגרסיביות של בעלי חיים. [ דרוש ציטוט ]

עריכת שיטות מחקר

בדומה לנושאים אחרים בגנטיקה התנהגותית, אגרסיביות נלמדת בשלוש דרכי ניסוי עיקריות כדי לסייע בזיהוי תפקיד הגנטיקה בהתנהגות:

    מחקרים - מחקרים שהתמקדו כדי לקבוע אם תכונה, כגון תוקפנות, היא תורשתית וכיצד היא עוברת בתורשה מהורה לצאצא. מחקרים אלה עושים שימוש במפות הצמדה גנטיות לזיהוי גנים הקשורים להתנהגויות מסוימות כגון תוקפנות.
  • ניסויים במנגנון - מחקרים לקביעת המנגנונים הביולוגיים המובילים גנים מסוימים להשפיע על סוגי התנהגות כמו תוקפנות.
  • מחקרי קורלציה של התנהגות גנטית - מחקרים המשתמשים בנתונים מדעיים ומנסים לתאם אותם עם התנהגות אנושית בפועל. דוגמאות כוללות לימודי תאומים ולימודי אימוץ.

שלושת סוגי הניסוי העיקריים הללו משמשים במחקרים בבעלי חיים, במחקרים שבדקו תורשה וגנטיקה מולקולרית ומחקרי אינטראקציה בין גנים/סביבה. לאחרונה נחקרו קשרים חשובים בין תוקפנות לגנטיקה והתוצאות מאפשרות למדענים להבין טוב יותר את הקשרים. [7]

גידול סלקטיבי ערוך

תורשת התוקפנות נצפתה בזנים רבים של בעלי חיים לאחר שציינו כי כמה זנים של ציפורים, כלבים, דגים ועכברים נראים תוקפניים יותר מזנים אחרים. גידול סלקטיבי הוכיח כי ניתן לבחור לגנים המובילים להתנהגות תוקפנית יותר בבעלי חיים. [7] דוגמאות רבייה סלקטיביות מאפשרות גם לחוקרים להבין את חשיבות העיתוי ההתפתחותי להשפעות גנטיות על התנהגות תוקפנית. מחקר שנערך ב -1983 (קיירנס) הניב זנים של עכברים ונקבות מאוד אגרסיביים של עכברים התלויים בתקופות התפתחות מסוימות כדי להביא לידי ביטוי התנהגות אגרסיבית זו. עכברים אלה לא נצפו כאגרסיביים יותר בשלבים המוקדמים ומאוחרים של חייהם, אך בתקופות מסוימות (בתקופת גיל העמידה שלהם) היו אלימים ותוקפניים יותר בהתקפותיהם על עכברים אחרים. [8] הרבייה סלקטיבית היא דרך מהירה לבחור תכונות ספציפיות ולראות את התכונות הנבחרות בתוך כמה דורות של רבייה. מאפיינים אלה הופכים את הרבייה הסלקטיבית לכלי חשוב בחקר הגנטיקה והתנהגות תוקפנית.

עריכת לימודי עכברים

עכברים משמשים לעתים קרובות כמודל להתנהגות גנטית אנושית מכיוון שלעכברים ובני אדם יש גנים הומולוגיים המקודדים לחלבונים הומולוגיים המשמשים לתפקודים דומים ברמות ביולוגיות מסוימות. [9] מחקרי תוקפנות עכברים הובילו לתובנה מעניינת כלשהי בתוקפנות אנושית. באמצעות גנטיקה הפוכה, ה- DNA של גנים לקולטנים של נוירוטרנסמיטורים רבים שוכפל ונעשה ברצף, ותפקיד הנוירוטרנסמיטורים בתוקפנות מכרסמים נחקר באמצעות מניפולציות תרופתיות. סרוטונין זוהה בהתקפה ההתקפה של עכברים זכרים נגד עכברי זכרים פולשים. מוטציות נוצרו על ידי מניפולציה של קולטן לסרוטונין על ידי מחיקת גן לקולטן הסרוטונין. עכברים זכרים מוטנטים אלה עם אללים הנוקאאוט הפגינו התנהגות נורמלית בפעילויות יומיומיות כגון אכילה וחקירה, אך כאשר התבקשו, תקפו פולשים בעוצמה כפולה של עכברים זכרים רגילים. בתוקפנות עבירות בעכברים, זכרים עם אותו גנוטיפ דומה או דומים היו בעלי סיכוי גבוה יותר להילחם מאשר זכרים שנתקלו בזכרים של גנוטיפים אחרים. ממצא מעניין נוסף בעכברים עסק בעכברים שגדלו לבד. עכברים אלה הראו נטייה חזקה לתקוף עכברי זכרים אחרים עם חשיפתם הראשונה לבעלי החיים האחרים. העכברים שגדלו לבד לא נלמדו להיות אגרסיביים יותר, הם פשוט הציגו את ההתנהגות. זה מרמז על הנטייה הטבעית הקשורה לתוקפנות ביולוגית בעכברים מכיוון שהעכברים שגדלו לבד חסרים הורים לדגמן התנהגות תוקפנית. [10]

מתח חמצוני מתעורר כתוצאה מיצור עודף של מיני חמצן תגובתי ביחס למנגנוני הגנה, כולל הפעולה של נוגדי חמצון כגון סופר -חמצן דיסמוטאז 1 (SOD1). נוק אאוט של הגן Sod1 הוכנס בניסוי בעכברים זכרים והוביל לפגיעה בהגנה נוגדת חמצון. [11] עכברים אלה יועדו (Sod1-/-). ה Sod1-/- עכברים זכרים הוכיחו שהם תוקפניים יותר משני זכרי הנוקאאוט הטרוזיגוטיים (Sod1 +/-) שהיו חסרים ב -50% ב- SOD1 וזכרים מסוג פרא (Sod1+/+). [11] עדיין לא נקבע הבסיס לקשר של מתח חמצוני עם תוקפנות מוגברת.

ניסויים שנועדו לחקור מנגנונים ביולוגיים מנוצלים כאשר בוחנים כיצד תוקפנות מושפעת מהגנטיקה. מחקרי גנטיקה מולקולרית מאפשרים לבחון סוגים רבים ושונים של תכונות התנהגותיות על ידי מניפולציה של גנים ולמידת ההשפעות של המניפולציה.

עריכת גנטיקה מולקולרית

מספר מחקרים על גנטיקה מולקולרית התמקדו במניפולציה של גנים תוקפניים של מועמדים בעכברים ובעלי חיים אחרים כדי לעורר השפעות שניתן ליישם על בני אדם. רוב המחקרים התמקדו בפולימורפיזם של קולטני סרוטונין, קולטני דופמין ואנזימים המטבוליזם של נוירוטרנסמיטר. [1] תוצאות מחקרים אלה הובילו לניתוח הצמדה למפות הגנים הקשורים לסרוטונין והתוקפנות האימפולסיבית, כמו גם גנים הקשורים לדופמין ותוקפנות פרואקטיבית. בפרט נראה כי הסרוטונין 5-HT הוא בעל השפעה על התוקפנות בין הגברים ישירות או באמצעות מולקולות אחרות המשתמשות במסלול 5-HT. 5-HT בדרך כלל מעכב את התוקפנות אצל בעלי חיים ובני אדם. עכברים חסרים גנים ספציפיים עבור 5-HT נצפו כי הם תוקפניים יותר מעכברים רגילים והיו מהירים ואלימים יותר בהתקפותיהם. [12] מחקרים אחרים התמקדו בנוירוטרנסמיטורים. מחקרים על מוטציה במוצר העצבי המטבוליזם של האנזים מונואמין אוקסידאז A (MAO-A) הוכחו כגורמים לתסמונת הכוללת אלימות ואימפולסיביות בבני אדם. [1] מחקרים על מסלולי הגנטיקה המולקולרית מובילים לייצור תרופות לתקן את בעיות המסלול ובתקווה להראות שינוי שנצפה בהתנהגות תוקפנית. [12]

בקביעה אם תכונה קשורה לגורמים גנטיים או לגורמים סביבתיים, נעשה שימוש במחקרי תאומים ובמחקרי אימוץ. מחקרים אלה בוחנים מתאמים המבוססים על דמיון של תכונה וגורמים גנטיים או סביבתיים של אדם שיכולים להשפיע על התכונה. תוקפנות נבדקה הן באמצעות מחקרי תאומים והן במחקרי אימוץ.

לימודי תאומים עריכה

מחקרי תאומים מניפולציות על גורמי ההתנהגות הסביבתיים על ידי בחינה אם תאומים זהים המורדים זה מזה שונים מתאומים שגדלו יחד. לפני התקדמות הגנטיקה המולקולרית, מחקרי תאומים היו כמעט הדרך היחידה לחקור השפעות גנטיות על האישיות. התורשה הוערכה כפי שניים מההבדל בין המתאם לתאומים זהים או מונוזיגוטיים לתאומים אחים או דיזיגוטיים. מחקרים מוקדמים הצביעו על כך שהאישיות היא חמישית אחוזים גנטיים. החשיבה הנוכחית גורסת כי כל אדם בוחר ובוחר מתוך מגוון גירויים ואירועים במידה רבה על בסיס הגנוטיפ שלו היוצר מערך ייחודי של חוויות כלומר בעצם שאנשים יוצרים סביבות משלהם. [10]


התנהגות של בעלי חיים

העורכים שלנו יבדקו את מה שהגשת ויחליטו אם לשנות את המאמר.

התנהגות של בעלי חיים, הרעיון, הנחשב באופן כללי, ומתייחס לכל מה שחיות עושות, כולל תנועה ופעילויות אחרות ותהליכים מנטליים בסיסיים. ההתרגשות האנושית מהתנהגות בעלי חיים נמשכת כנראה מיליוני שנים אחורה, אולי אפילו עד פעמים לפני שאבות אבות המין הפכו לאנושיים במובן המודרני. בתחילה, בעלי חיים נצפו כנראה מסיבות מעשיות מכיוון שהישרדות אנושית מוקדמת הייתה תלויה בידע על התנהגות בעלי חיים. בין אם ציד חיות בר, שמירה על חיות מבויתות או בריחה של טורף תוקף, ההצלחה דרשה ידע אינטימי על הרגלי החיה. גם כיום יש חשיבות רבה למידע על התנהגות בעלי חיים. לדוגמה, בבריטניה, מחקרים על הארגון החברתי ודפוסי הטירוף של גיריות (מלס מלס) סייעו להפחית את התפשטות השחפת בקרב בקר, ומחקרים על חברתיות אצל שועלים (Vulpes vulpes) לסייע בפיתוח מודלים המנבאים את מהירות ההתפשטות של הכלבת במידה ויחצה את התעלה האנגלית. כך גם בשבדיה, שם התנגשויות בהן היו מעורבים איילים (Alces alces) הן בין תאונות הדרכים הנפוצות ביותר באזורים הכפריים, מחקר על התנהגות האיילים הניב דרכים להרחיק אותן מכבישים ומגבול. בנוסף, חקירות של חיפוש אחר זיקוק מאביקים לחרקים, כגון דבורי דבש, הביאו לעלייה מרשימה ביבול היבול החקלאי ברחבי העולם.

גם אם לא היו רווחים מעשיים מללמוד על התנהגות בעלי חיים, הנושא עדיין יזכה לחקר. בני אנוש (הומו ספיינס) הם בעלי חיים עצמם, ורוב בני האדם מתעניינים מאוד בחייהם ובמוחם של בניהם האחרים, חיות המחמד שלהם ויצורים אחרים. האתולוג הבריטי ג'יין גודול וביולוג השדה האמריקאי ג'ורג 'שאלר, כמו גם השדרן הבריטי דייוויד אטנבורו ושומר חיות הבר האוסטרלי סטיב ארווין, הביאו את נפלאות ההתנהגות של בעלי החיים לתשומת לב והערכה של הציבור הרחב. ספרים, תוכניות טלוויזיה וסרטים בנושא התנהגות בעלי חיים יש בשפע.


קורלציות בין סביבה וגן: טבע או טיפוח?

הביטוי הגנטי יכול להיות מושפע מגורמים חברתיים שונים, כמו גם מגורמים סביבתיים, מאור וטמפרטורה ועד חשיפה לכימיקלים.

מטרות למידה

לנתח את הקשר בין גנים לסביבה

תיקי המפתח

נקודות מפתח

  • כיום מקובל כי הטבע והטיפוח פועלים במקביל ליצירת האנשים שאנו הופכים בסופו של דבר.
  • מחקרי אימוץ ותאומים מראים כי הטבע והטיפוח הן גורמים להתפתחות האדם.
  • הסביבה שבה אדם גדל יכולה לעורר ביטויי התנהגות שעבורם אותו אדם הוא בעל נטייה גנטית אנשים זהים גנטית שגדלים בסביבות שונות עשויה להפגין התנהגות שונה.
  • קיימים שלושה סוגים של מתאמים גנים -סביבתיים (rGE): פסיבי (מתאם דו -משמעי), מעורר (גורם אחד מעורר תגובה בשני) ואקטיבי (גורם אחד משפיע על העדפה לאחר).

מושגי מפתח

  • מתאם בין גנים לסביבה: מערכת יחסים שבה חשיפה לתנאי סביבה מתואמת עם גנוטיפ אינדיבידואלי.
  • פנוטיפ: הביטוי הניתן לצפייה של גן.

הייעוד הגנטי שלנו לא בהכרח כתוב באבן הוא יכול להיות מושפע מכמה גורמים, כגון גורמים חברתיים, כמו גם השפעות סביבתיות ביניהן אנו חיים, כולל כל דבר, החל מאור וטמפרטורה ועד חשיפה לכימיקלים. הסביבה שבה אדם גדל יכולה לעורר ביטוי של התנהגות שאליה האדם הוא בעל נטייה גנטית, ואילו אותו אדם שגדל בסביבה אחרת עשוי להפגין התנהגות שונה.

התקיימו דיונים ארוכים על הרעיון של איזה גורם חשוב יותר, גנים או סביבה. האם לאדם מיועדת להיות תוצאה מסוימת בחיים בגלל המבנה הגנטי שלו, או שהסביבה (והאנשים בה) יכולים לפעול כדי לשנות את מה שיכול להיחשב לגנים רעים? כיום, בדרך כלל מוסכם כי לא גנים ולא סביבה עובדים לבד, השניים פועלים במקביל ליצירת האנשים שאנו הופכים בסופו של דבר.

הוכח כי אלמנטים סביבתיים כמו אור וטמפרטורה גורמים לשינויים מסוימים בביטוי הגנטי בנוסף, חשיפה לתרופות וכימיקלים יכולה להשפיע באופן משמעותי על אופן ביטוי הגנים. אנשים לרוב יורשים רגישות להשפעות של גורמי סיכון סביבתיים שונים, ואנשים שונים עשויים להיות מושפעים באופן שונה מחשיפה לאותה סביבה בדרכים משמעותיות מבחינה רפואית. לדוגמה, לחשיפה לאור השמש יש השפעה הרבה יותר חזקה על הסיכון לסרטן העור אצל בני אדם בהירים בהשוואה לאנשים עם נטייה תורשתית לעור כהה יותר. צבע עור האדם הוא במידה רבה גנטית, אך השפעת הסביבה תשפיע על גנים אלה בדרכים שונות.

ניתן להסביר מתאמי סביבה גנים, המכונים rGE, ב -3 דרכים מסוימות-פסיבי, מעורר או פעיל.

מתאמים פסיביים בין גנים לסביבה

בקורלציה פסיבית בין גנים לסביבה, קיים קשר בין מבנה גנטי של אדם לבין הסביבה בה הוא גדל. במילים אחרות, סביבת האדם, במיוחד במקרה של ילדים, נקבעת במידה רבה על ידי המאפיינים הגנטיים של ההורה. הורים יוצרים סביבה ביתית המושפעת ממאפייני התורשה שלהם. כאשר הגנוטיפ של הילדים משפיע על התנהגותם או על התוצאות הקוגניטיביות, התוצאה יכולה להיות מערכת יחסים מטעה בין סביבה לתוצאה. לדוגמה, הורה אינטליגנטי עשוי ליצור סביבה ביתית עשירה בחומרים וניסיון חינוכי. מכיוון שהאינטליגנציה היא תורשתית במידה, אפשר לטעון שהאינטליגנציה אצל הילד עוברת בתורשה ולא גורם בסביבה הביתית שנוצרה על ידי ההורים. לא ברור אם הגורמים הגנטיים או הסביבתיים קשורים יותר להתפתחות הילד.

מתאמים בין גנים לסביבה

מתאם גנטי-סביבה מעורר קורה כאשר התנהגות הפרט (תורשתית) של הפרט מעוררת תגובה סביבתית. לדוגמה, הקשר בין קונפליקט זוגי לדיכאון עשוי לשקף את המתחים המתעוררים כאשר מתקשרים עם בן זוג בדיכאון ולא השפעה סיבתית של קונפליקט זוגי על הסיכון לדיכאון.

מתאמי גנים-סביבה פעילים

במתאם פעיל בין גנים לסביבה, ההרכב הגנטי של האדם עשוי להביא אותו לבחור סביבות מסוימות. לדוגמה, אדם ביישן עשוי לבחור פעילויות שקטות וסביבות פחות סוערות מאשר אדם מוחצן. סביר להניח שהוא או היא יבלו זמן בספרייה מאשר במועדון ריקודים.

לימודי אימוץ ותאומים בוויכוח טבע לעומת טיפוח

מחקרי אימוץ ותאומים יכולים לעזור להבין את השפעת הגנים והסביבה. מחקרים על תאומים בוגרים משמשים כדי לחקור אילו תכונות הן תורשתיות. תאומים זהים חולקים את אותו גנוטיפ, כלומר המבנה הגנטי שלהם זהה. תאומים המורדים בנפרד נוטים להיות דומים במודיעין ובמקרים מסוימים גם באירועי החיים ובנסיבות, כאשר הם נחקרים שנים מאוחר יותר, גם כאשר הם גדלים בנפרד.

עם זאת, חוקרים גילו שהפנוטיפ (או הביטוי הניתן לצפייה של גן) של תאומים זהים מתפרק ככל שהם מזדקנים. במחקרי אימוץ, תאומים זהים שגדלו על ידי משפחות שונות יכולים לתת תובנה לוויכוח הטבעי-טיפוח. מכיוון שהילד גדל על ידי הורים השונים מבחינה גנטית מהוריו הביולוגיים, השפעת הסביבה מראה עד כמה הילד דומה להוריו או לאחיו המאמצים. מחקרי אימוץ מראים מקום חזק להשפעת הסביבה, בעוד שמחקרי תאומים מראים מקום חזק להשפעה גנטית.


חלק 2: כיצד (ולמה) נחקרים התנהגות?

אתולוגיה הוא לימוד ההתנהגות של בעלי חיים והוא עוסק לרוב בהתנהגויות מולדות. ביולוגים חוקרים התנהגות בעלי חיים משתי נקודות מבט שונות:

שאלות מקורבות address the mechanisms that produce a behavior: the environmental stimuli that trigger a behavior and the genetic and physiological mechanisms that make it possible. לדוגמה, אֵיך does an animal carry out a behavior?

Ultimate questions address the evolutionary significance of a behavior: how a behavior increases the evolutionary fitness of the animal demonstrating it, helping it to survive and reproduce in its environment. לדוגמה, למה does the animal show this behavior?

What regulates behavior?

Homeostatic mechanisms across phyla reflect both continuity due to common ancestry and change due to evolution. In plants and animals, defense mechanisms against disruptions of dynamic homeostasis have evolved. The timing and coordination of developmental, physiological, and behavior events are regulated, increasing fitness of individuals and long-term survival of populations.Organisms use feedback mechanisms to regulate growth and reproduction and to maintain dynamic homeostasis. Organisms respond to changes in their internal and external environments through behavior and physiological mechanisms. In animals, these mechanisms include migration, sweating, shivering, or going into hibernation.

Organisms use משוב שלילי mechanisms to maintain their internal environments by returning the changing condition back to its set point. Examples of negative feedback responses include temperature regulation in animals, and responses to drought in plants.Orientation is a process by which animals position themselves with respect to spatial features of their environments. Taxis involves the turning of an animal's body relative to a stimulus - either toward or away, like the fruit flies that move in response to gravity. There are several types of taxis (geotaxis, phototaxis, chemotaxis.)

Taxis can also be שלילי where the animal avoids the stimulus, or חִיוּבִי, where the animal moves toward the stimulus. Kinesis is a random movement of an animal in relation to a stimulus, like cockroaches scattering when the light is turned on.

5. Consider the fear of snakes that may (or may not) have been observed in humans. Is the question in the investigation a proximate or an ultimate question? Defend your choice.

6. Suggest an evolutionary reason that fruit flies exhibit geotaxis.

7. Brainstorm various types of taxis that can be observed in animals. Describe two that have not been previously mentioned and indicate if they are positive or negative.

8. Consider the following example: A researcher places a dead rotting mouse on one side of a testing chamber and then adds 10 beetles to each side of the chamber. The beetles can either choose to go in the direction of the rotting mouse or away from the rotting mouse. The researcher than collects data on the movements of the beetle, recording how many beetles were on which side of the chamber.


Studying vision in pitch-darkness shines light on how a mammal's brain drives behavior

New work from Finland has been able to link mammalian behavior to its underlying neural code. The work examined how mammals' brains interpret signals from the eyes at low light levels.

The new study shines light on a route to solve the two broad goals of neuroscience. The first goal is to read nerve signals and interpret what they mean to our brains, and the second is to work out how our brain takes these signals and decides what to do -- predicting how we behave based on what we see.

Secret to interpreting neural code found in pitch-dark maze

All the information the body sends to the brain -- like what we can see, hear, smell and feel -- gets sent through nerves as electrical impulses called spike trains.

The rulebook for how the brain decodes spike trains is unknown, and working it out is made harder by the fact that the nervous system often carries the same message in many different ways. When the different versions of the same message reach the brain, it interprets all these signals together to decide how to behave. Professor Petri Ala-Laurila and his teams at Aalto University and the University of Helsinki have now been able to link behaviour in a mouse to specific spike-trains originating in its eyes.

The mice had been trained swim towards an extremely faint light in a pitch-dark maze, and the team measured how effective the mice were at finding it. Darkness had to be used because it critically reduces the number of relevant spike trains to the two most sensitive ones to dim light: one called the ON channel and one called the OFF channel. By creating a scenario where there are a limited number of spike trains getting sent for a specific input, the team were able to isolate which individual spike train controlled behaviour.

It is very difficult to carry out precise science experiments in complete darkness, so the team developed a unique repertoire of state-of-the-art techniques. They had to design ways to measure electrical signals originating from single photons through the neural tissue of the eye -- the retina -- and linked these signals to mouse behavior in the maze. One of the breakthroughs is that the team can track mice in the dark using night-vision cameras and their deep-learning based software so accurately that they are able to predict with unprecedented resolution where photons land on each mouse's retinas.

The light the mouse was trying to find was made dimmer each time, to the point that in the last few attempts only a few photons at a time were entering the mouse's eyes.

The team compared two types of mice. The first group of mice that did the task were ordinary laboratory mice. The second group had been genetically modified so that their most sensitive ON channel needs 10 times more light to send a spike train than the most sensitive OFF channel. These modified mice turned out to be 10 times worse at seeing the light than their unmodified cousins. Therefore, the researchers were able to prove their important discovery: individual spike trains going through the ON channel were responsible for the mouse seeing the light.

Result relevant to all neuroscientists studying perception

This result is the first time anyone has linked visual behavior with this resolution to precise spike-codes coming from the retina. "This is like trying to translate a language," Professor Petri Ala-Laurila explains. "Previously we were using a phrasebook: we knew what whole sentences meant but not the meaning of individual words. Now that we can link precise codes consisting of individual nerve impulses to behavior, we are getting closer to understanding individual 'words'."

The result is highly relevant to researchers working on vision, but also broadly relevant to all neuroscientists working on perception, because of a surprising aspect of the result that overturned previously held beliefs in neurology. For 70 years, researchers have been using information theory to model how the brain handles different signals. One of the assumptions was that if the brain has to choose between two competing codes, it will rely on the signal that contains more information. In the case of the ON and OFF channels in vision in the genetically modified mice, the ON channel -- which the team showed was key in controlling behavior -- contains less information. The ON channel increases the amount of nerve impulses it sends to the brain when it detects photons, whereas the OFF channel decreases its impulse rate, and the researchers show that behaviour relies only on messages that are encoded in increased impulse rate rather than decreased impulse rate. "This discovery is really exciting for all of neuroscience because it's experimental proof of the brain prioritizing information encoded in spikes rather than in the absence of spikes" says Lina Smeds, the PhD student at University of Helsinki who is first author of the paper.

The next steps for the Finnish groups are to measure if the same principles apply to more neural circuits and behavioral paradigms and to see if they also follow the same rules. Professor Ala-Laurila compares the discovery to that of the Rosetta Stone in terms of its applicability. "When the Rosetta Stone was discovered, it didn't mean we could immediately understand Ancient Egyptian: but it gave researchers a tool that they used over the next 2 decades to finally translate Hieroglyphics. Likewise, this discovery doesn't mean we can immediately predict behavior from sensory nerve signals, but it will mean we can now start to study what individual signals mean to the brain."


How are behaviors genetically coded in animals? - ביולוגיה

One general view in the study of the evolution of behavior is that behaviors can have a genetic basis . This is not to say that all behaviors are genetically based indeed many behaviors are entirely culturally transmitted or learned and may have little to do with genetics (why are you sitting in the same seat?). For genetically influenced behaviors we can treat them as we would treat any other genetically controlled trait of an organism: 1) if there are genetically based differences in a behavior, and 2) these differences affect fitness then, 3) behaviors can evolve by natural selection.

Two examples of genetically based behaviors: cricket song. Different species of crickets have different calling songs with different characteristics, e.g., inter chirp interval, pulse repetition rate, etc. Hybrids between closely related species often exhibit songs with intermediate characteristics (pulse repetition will be intermediate, inter pulse interval will be intermediate, etc.) a hypothetical example with time on horizontal axis and each chirp = a group of vertical lines:

Another example (on a larger phylogenetic scale) is head scratching with the hind leg in amniotes (reptiles, birds, mammals those with an amniotic sac). Most reach the hind leg over the fore limb to scratch the head that birds and mammals do it suggests that this behavior has a genetically programmed basis and has been inherited through much of higher vertebrate evolution.

Behavior is usually dissected into two components for analysis: Proximate causes/questions in which one asks how the behavior is performed and ultimate causes/questions in which one asks why the behavior is performed . Tinbergen has identified four questions to pose when analyzing a behavior 1) what is the cause, 2) what is the development (ontogeny), 3) what is the current function 4) what is the phylogenetic history. A strict course on evolution focuses more on the latter two questions (recall adaptation/preadaptation/exaptation discussion and the identification of current utility vs. historical origin).

Herring gulls breed is large colonies on the ground and defend territories. Two separate calls used for 1) advertising nest site ("choking" call) and 2) as a territorial claim (the "oblique pose" and "long call"). The Kittiwake also breeds in colonies but nests on vertical cliffs and its nest pad is its territory and breeding site. In this species only one behavior serves both functions: "choking" behavior is both defensive and part of mate recognition/pair formation. This is seen as an adaptive behavioral shift wit respect to the nest location (steep cliff).

There are many behaviors that at first appearance do not seem "adaptive". Infanticide in lions was first viewed as "aberrant" behavior by abnormal individuals because it was not "good for the species" (male lions displace other males from groups of females and their offspring, and frequently kill the cubs). It is true that killing infants is not, in the short term, an effective means of increasing population numbers of a species. BUT, we now know ( post W.D. Hamilton's 1963, 1964 papers on inclusive fitness and kin selection and G. C. Williams book on Adaptation and Natural Selection) that the more appropriate way to address such problems is to think about them in the context of whether the behavior is good for the individual .

In analyzing infanticide from the perspective of gene thinking it is 1) not adaptive for a male lion to invest reproductive effort in an individual with whom he shares no genes and 2) once the infant is killed it is advantageous for the female to come into estrous and have more offspring with the new male (this will increase her reproductive output over leaving with the displaced male, and not benefiting from other advantages of group living: foraging, avoiding predation on young). Given the situation for both male and female, the observed behaviors make sense in terms of propagating ones genes .

The role of the gene (or gene s !) as the unit that is relevant in the evolution play an important part in two influential books in the mid 1970s Sociobiology by E. O. Wilson, and The Selfish Gene by Richard Dawkins. To grossly oversimplify one of their main messages: "an organism is just DNAs way of making more DNA"

If we take the case of bird migration we want to know how the bird navigates to the breeding location (solar and magnetic cues during flight), how the bird knows when to begin migration (internal clocks and changes in day length [physiological changes]). There is usually a high cost associated with migration so we also want to know why birds do it since many die in the process (more time for feeding, more available food). Individuals that do migrate must leave more offspring than those that do not - again gene thinking helps account for why the behavior exists

Population genetic approaches to the evolution of traits rarely tell us why a phenotype affects fitness in a particular way the models usually look at whether fitness increases or not. The optimality approach to the analysis of behavior attempts to builds models where different behaviors are treated as the traits and asks which one of these behaviors might evolve. The approach generally ignores the mechanics of underlying genetic basis of the behavior (i.e., its mendelian and transmission genetics). Optimal models assume there is a genetic basis and treat each behavior as a haploid (asexual) trait that is inherited intact.

While Gould and Lewontin (and many others) have criticized optimal models, the builders of optimal model (e.g., John Maynard-Smith, Univ. Sussex) argue that the models do not assume that the organisms are optimal (because there are constraints on evolution of traits), but by treating the problem as an optimality issue, it can tell you what kinds of behaviors might evolve.

Two general type of optimal models: frequency independent models are designed independent of what other strategies are doing, and seek to define the conditions which might influence behavior (recall the "optimal foraging" model we described in the adaptation lecture where a bird assess, quality, availability, distance to food items, etc.).

Frequency dependent models are ones where the strategy of one type depends on the strategies and frequencies of other types in the population. The general approach is to look for Evolutionary Stable Strategies (ESS) = a strategy that, if adopted by all, cannot be "invaded" by a mutant strategy. Here a strategy = the behavior of an individual in a certain situation. These types of model apply nicely to ritualized behaviors , distinct display behaviors which take the place of aggressive interactions. Maynard-Smith's approach involves:

H = hawk who fights until the opponent retreats or will continue fighting injured with cost C

D = dove who displays but will retreat if the opponent escalates

V = payoff of winning an encounter

C = cost of losing an encounter

These values can be put into a payoff matrix:

In encounter with:
ח ד
Payoff to: ח 1/2 (V-C) ו
ד 0 V/2

H:H interaction = 1/2(V-C) because each individual hawk will win half of the time and lose half of the time. In the D:D interaction each will win half of the time and retreat half of the time (retreat with no cost). Which strategy is an ESS? Answer by asking if a strategy can invade. Can H invade a population of D's?: Is payoff (D against D) > payoff (H against D)? i.e., is V/2 > V? Answer = NO, so H can invade a population of D's.

Is H an ESS? Is payoff (H against H) > payoff (D against H)? i.e., is 1/2(V-C) > 0? Answer: it depends on the values of V and C: if V > C then payoff to H will be positive and H is an ESS if V < C then payoff to H will be negative and neither D nor H will be favored (H will always invade a population of D's until H's become so frequent that they encounter each other frequently. D can invade a population of H's because H's tend to damage each other too much. In fact a population of all H's with V<C would go extinct. Thus which behavior evolves depends on the nature of the interactions.

One can imagine many other games and payoff matrices that could be built to model other behaviors. The point of all this is to imagine the following: some species have ritualized displays that appear "civil" in an anthropomorphic sense. Have these behaviors evolved through a stage where hawks killed each other (C was high) to their current state where the cost C to engaging in a behavior is considerably less? This question could be addressed by comparing the behaviors of related species and applying the game theory approach.


How are behaviors genetically coded in animals? - ביולוגיה

Optically gated ion channels were expressed in circumscribed groups of neurons in the תסיסנית CNS so that broad illumination of flies evoked action potentials only in genetically designated target cells. Flies harboring the “phototriggers” in different sets of neurons responded to laser light with behaviors specific to the sites of phototrigger expression. Photostimulation of neurons in the giant fiber system elicited the characteristic escape behaviors of jumping, wing beating, and flight photostimulation of dopaminergic neurons caused changes in locomotor activity and locomotor patterns. These responses reflected the direct optical activation of central neuronal targets rather than confounding visual input, as they persisted unabated in carriers of a mutation that eliminates phototransduction. Encodable phototriggers provide noninvasive control interfaces for studying the connectivity and dynamics of neural circuits, for assigning behavioral content to neurons and their activity patterns, and, potentially, for restoring information corrupted by injury or disease.


Future Directions in Genetic Influences Research

While studying the relative ratio of genetic influences and environmental influences on behavior and relationships has enhanced our understanding of the social world, researchers are working to use these findings as an avenue to even more specific studies of genetics— gene finding and molecular genetics. Dramatic technological advances allow researchers to analyze specific genes within DNA. Employing statistical analysis (correlation) to associate specific genes with specific behaviors, researchers hope to identify genes that are important in influencing particular behaviors. Using the results of this process (gene finding), researchers then hope to trace, at a molecular level, the pathways from genes to behaviors. Gene finding and molecular genetics studies are currently under way, and their successes would provide unprecedented insights into behavioral processes.


צפו בסרטון: כיצד עובד הDNA? (יָנוּאָר 2022).