Kaj imajo skupnega ljudje in muhe? Odgovor se skriva v možganih
Znanstvenikom je prvič uspelo do najmanjših podrobnosti primerjati možgane samca in samice vinske mušice.
Prva stran dneva
Dnevni pregled najpomembnejših zgodb doma in po svetu.
Za hitre novice, aktualne teme in zanimive vsebine izberite Svet24 za svoj prednostni vir na Googlu.
Nastavi
Odkrili so razlike, ki pomagajo pojasniti agresivnost samcev, njihovo dvorjenje in celo »ljubezenske pesmi«. Raziskava pa bi lahko nekoč pomagala tudi pri razumevanju človeških možganov, avtizma in shizofrenije, poroča BBC Science.
Znanstveniki iz Cambridgea so izdelali izjemno podroben zemljevid možganov samca vinske mušice in popisali vseh 124 milijonov povezav med živčnimi celicami. Pred dvema letoma so enako storili z možgani samice, zato so lahko zdaj prvič neposredno primerjali njuno »ožičenje«.
Človeško vedenje bolj zapleteno
Raziskovalci poudarjajo, da rezultatov nikakor ne smemo neposredno prenašati na razlike med moškimi in ženskami. Človeško vedenje je neprimerljivo bolj zapleteno. Toda raziskava bi lahko pomagala razumeti temeljno vprašanje nevroznanosti: kako geni oblikujejo možganske povezave in kako te nato vplivajo na vedenje.
Profesor Gregory Jefferis iz Laboratorija za molekularno biologijo britanskega Medical Research Council in Univerze v Cambridgeu je za BBC dosežek primerjal z izumom novega, izjemno zmogljivega teleskopa. »V glavi imamo nekaj neverjetnega, kar nam omogoča početi izjemne stvari, denimo igrati sonato ali rešiti znanstveni problem. Ta razvoj nam lahko pomaga razumeti, kako ti sistemi delujejo,« je povedal.
Možgani v velikosti bucikine glavice
Možgani vinske mušice so veliki približno kot bucikina glavica, a so izjemno kompleksni. Raziskovalci so možgane razrezali na 66 delov in vsakega večkrat skenirali. Nato so analizirali vsako živčno celico, vsako povezavo in jih združili v tridimenzionalni zemljevid možganov in živčevja.
Primerjava je pokazala nekaj presenetljivega: približno 95 odstotkov celic v možganih samca in samice je enakih.
Toda preostalih pet odstotkov zadostuje za precej velike razlike v vedenju.
»Pričakovali smo razlike, našli smo jih in nad rezultati smo navdušeni,« je povedala dr. Isabella Beckett, ena glavnih avtoric raziskave, objavljene v znanstveni reviji Cell.
Samec vidi samico in se požene za njo
Ena najbolj zanimivih razlik je povezana z dvorjenjem. Samec med osvajanjem samice spremlja njeno gibanje. Raziskovalci so identificirali možganske povezave, ki omogočajo takšno vedenje, in ugotovili, da imajo samci dodatne povezave, ki izboljšujejo njihovo sposobnost vizualnega sledenja samici.
Še večje razlike so odkrili pri agresivnosti. Ker se samci pogosteje spopadajo med seboj, imajo v možganih precej obsežnejše živčne povezave, povezane s takšnim vedenjem. Potem pa je tu še nekaj precej bolj romantičnega – ljubezenska pesem.
Samci samicam pojejo ljubezenske pesmi
Samec vinske mušice samico osvaja tudi z zvokom. Z vibriranjem kril ustvari zelo specifično »pesem«, za katero ima v možganih posebno živčno vezje, ki ga samice nimajo. In izvedba mora biti prava.
»Dvorjenje vključuje tudi petje samici. Zvok nastane z vibriranjem kril, s katerim samec ustvari zelo specifično pesem,« pojasnjuje soavtor raziskave dr. Philipp Schlegel. Če je samici pesem všeč, mu dovoli, da se ji približa. Če ni razpoložena ali je njegovo dvorjenje ne prepriča, ga zavrne – po Schleglovih besedah lahko samec za neuspešno snubljenje dobi celo brco v obraz.
Kako geni ustvarijo vedenje?
Razlike v treh vedenjih – dvorjenju, agresivnosti in petju – sta raziskovalcem pomagala pojasniti dva ključna gena. Znanstveniki zanju vedo že leta in poznajo njuno povezavo z vedenjem mušic.
Do zdaj pa niso mogli videti vmesnega člena.
Zdaj lahko prvič neposredno opazujejo, kakšno možgansko »ožičenje« ustvarijo določeni geni in kako nato to ožičenje vodi do določenega vedenja. Prav to je eden najpomembnejših rezultatov raziskave. Primerjava samca in samice ponuja skoraj idealen naravni poskus.
»Imate samo eno neodvisno spremenljivko – spol – in nato lahko pogledate, kaj je drugače. To so sanje vsakega znanstvenika,« je za BBC povedala Beckett.
Od mušice do avtizma in shizofrenije
Raziskava ni bila namenjena iskanju bioloških razlag za domnevne vedenjske razlike med moškimi in ženskami. Znanstvenike zanima nekaj veliko širšega: kako genetske razlike spreminjajo možgane in s tem vedenje. To bi lahko imelo pomen tudi za raziskovanje ljudi.
Znanstveniki že dolgo vedo, da imajo nekateri vzorci človeškega vedenja močno genetsko komponento, vendar pogosto ne vedo, kako posamezne genetske različice dejansko vplivajo na možganske povezave. »Poznamo številne genske različice, povezane s shizofrenijo in motnjami avtističnega spektra, ki jih še vedno ne razumemo dobro,« pojasnjuje Jefferis.
Zemljevid možganov mušice tako ponuja model, na katerem lahko raziskovalci veliko natančneje preučujejo pot od gena do možganske povezave in od možganske povezave do vedenja.
Možgani muhe kot navdih za umetno inteligenco
Odkritje bi lahko imelo še eno nepričakovano uporabo – pri razvoju umetne inteligence. Čeprav so možgani vinske mušice izjemno majhni, so pri določenih nalogah neverjetno učinkoviti. Jefferis meni, da bomo morali za razvoj umetne inteligence, ki bi bila energetsko in računsko tako učinkovita kot biološki možgani, veliko več navdiha poiskati prav v naravi. Ključni bi lahko bili resnični zemljevidi povezav med nevroni.
Nekateri raziskovalci zato že vključujejo strukture, povzete po možganih mušic, v umetne nevronske mreže in preverjajo, ali lahko tako izboljšajo njihovo učenje in nadzor.
Pri projektu so poleg raziskovalcev iz Cambridgea sodelovali še znanstveniki HHMI Janelia Research Campus, Drosophila Connectomics Group, Google Research in Champalimaud Foundation.
Drobni možgani vinske mušice tako postajajo nekakšen zemljevid za eno največjih ugank biologije: kako iz milijonov živčnih povezav nastane vedenje – in kako geni pomagajo določiti, kdo oziroma kakšni smo.
Prva stran dneva
Dnevni izbor najpomembnejših zgodb doma in po svetu, dostavljen neposredno v vaš e-poštni nabiralnik.
