Рыбки-драчуны синхронизировали экспрессию генов в мозге

Ученые выяснили, что пара бойцовых рыбок во время драки синхронизирует движения, причем у каждой пары противников может быть свой «стиль» борьбы. Кроме того, за часовую драку у соперников синхронизируется экспрессия генов в мозге: транскрипция генов, связанных с активностью нейронов, ионным транспортом, функционированием синапсов, обучением и памятью, схожа в паре, но отличается от других дерущихся рыбок. Авторы статьи, опубликованной в журнале PLoS Genetics, считают, что одинаковая транскрипция может лежать в основе поведенческой синхронизации и быть универсальным явлением при социальных взаимодействиях.

При распределении ресурсов многие животные дерутся — особь, которая побеждает в схватке, получает, например, добычу, территорию или партнера. Часто драку не доводят о кровопролития, а лишь обмениваются ритуальными движениями: так соперники определяют, кто из них сильнее, не нанося друг другу реальный урон. О поведенческих особенностях драк самых разных животных известно довольно много, а вот о том, что происходит во время внутривидовых сражений на молекулярном уровне, известно мало. Например, неясно, синхронизируется ли транскрипция генов и активность нейронов у особей, которые вовлечены в схватку, — хотя известна синхронизация на нейронном уровне при взаимодействии летучих мышей и грызунов.

Ученые из Тайваня, Саудовской Аравии, США и Японии под руководством Норихиро Окада (Norihiro Okada) из Университета Китасато изучили дерущихся бойцовых рыбок (Betta splendens). 17 пар самцов сажали в отдельные аквариумы и давали им драться в течение часа. Оказалось, что схватка всегда происходит по одному плану: рыбы подплывают к поверхности, чтобы вдохнуть воздух, затем активно дерутся (нападают и кусают друг друга), а после этого сцепляются ртами на минуту-полторы. Такие циклы борьбы постоянно повторяются, в среднем 12 раз в час. Ученые проанализировали частоту и продолжительность всех трех типов событий драк и выяснили, что у каждой пары драчунов паттерн схватки свой, отличается от других и повторяется.

Чтобы выяснить, какие молекулярные процессы лежат в основе паттернов агрессивного поведения рыб, ученые секвенировали РНК всего мозга животных: пяти особей, не вовлеченных в схватку, пяти пар, которые дрались в течение 20 минут, и пяти — в течение часа. Линейный дискриминантный анализ транскриптома разделил рыб на три группы по времени схватки: после 20 минут борьбы особенно активны были гены, связанные с регуляцией транскрипции, а спустя час — гены стрессовой реакции, метаболизма, транспорта белков и ионов и сигнальных путей MAPK.

Анализ методом главных компонент и корреляционный анализ показали, что активность генов каждой из пар дерущихся рыб похожа, но отличается от других особей. Это справедливо для животных, которые дрались в течение часа: через 20 минут синхронизировались транскриптомы только одной пары из пяти. Всего синхронизировалась транскрипция более половины генов — в том числе связанных с нейронной активностью, выделением нейромедиаторов, функционированием синапсов и, что важно, долговременной памятью.

Пока неясно, как именно экспрессия генов у двух дерущихся особей синхронизируется, но, возможно, именно это явление лежит в основе и поведенческой синхронизации. Схожая экспрессия генов в мозге может быть универсальным свойством при взаимодействии животных — чтобы выяснить это, необходимо проводить дальнейшие исследования.

Мозг людей тоже может синхронизироваться — правда, не на молекулярном, а на нейронном уровне. Во время разговора у двух человек синхронизируется активность мозга, что видно на электроэнцефалограмме.

Алиса Бахарева