Психогенетика и генетика поведения животных

Мы уже упоминали о том, что психогенетика является частью более обширной области знаний, которая может быть названа генетикой поведения. Генетика поведения включает в себя, кроме психогенетики, генетику поведения животных. Исследования по генетике поведения животных постоянно ведутся во всем мире, начиная с 10-х гг. ХХ в. Если психогенетика разрабатывается в основном психологами, то в генетике поведения животных работают большей частью биологи. Методы, применяемые в этой области, типичны для классической менделевской генетики (скрещивания, инбридинг, селекция). В последнее время в генетике поведения животных выделилось самостоятельное направление, связанное с изучением работы генов на уровне отдельного нейрона - генетика мозга, или нейрогенетика. Благодаря широким возможностям экспериментирования генетика поведения животных имеет гораздо больше шансов, чем психогенетика, подобраться к познанию тонких механизмов наследования поведенческих признаков.

Поскольку генетика поведения животных и психогенетика используют совершенно различные экспериментальные приемы и решают разные задачи, у них оказывается не так много точек соприкосновения. В результате обе эти области развиваются относительно самостоятельно. Можно сказать, что генетика поведения животных может вполне обходиться своими возможностями и не интересоваться тем, что делается психогенетиками. Фактически так оно и есть. Однако психогенетикам без генетики поведения животных не обойтись, поскольку на животных можно смоделировать многие состояния человека, в том числе и различные психические заболевания. Применение моделирования на животных является одним из методов изучения механизмов наследования поведенческих характеристик человека, поскольку многие процессы в нервной системе и особенности обмена веществ являются общими для большинства млекопитающих, включая и человека. Наиболее излюбленными объектами исследования в генетике поведения являются мыши и крысы. Именно на них были смоделированы судорожные состояния, кататония, алкоголизм, стресс, болезнь Альцгеймера. На мышах и крысах моделируются также процессы научения, изучаются наследственные и средовые причины эмоциональности и агрессивности.

В генетическом аппарате мыши и человека много общего. Примерно 90% генов человека представлены и в хромосомах мыши. Количество ДНК в ядрах клеток также не отличается - 6х10-6 мкг. Такое, на первый взгляд, удивительное сходство объясняется общностью эволюции млекопитающих, ведь в наших генах записан весь путь эволюционного развития, а он у всех млекопитающих в значительной мере совпадает. Поэтому в хромосомах мыши обнаруживается множество участков, которые характерны и для человека.

Генетика поведения животных своими корнями уходит в глубокую древность, поскольку выведение пород домашних животных было направлено не только на отбор необходимых морфологических особенностей, но и на различные поведенческие качества, особенно в породах собак. Генетика поведения животных как научное направление возникла в 10-х гг. ХХ столетия. Первое экспериментальное исследование было посвящено изучению наследования комплекса злобности, пугливости и дикости у крыс. Оно было опубликовано в 1913 г. американской исследовательницей Адой Йеркс. В нашей стране первая работа по генетике поведения животных выполнена в 20-х гг. М.П. Садовниковой-Кольцовой. Ею была проведена селекция крыс на скорость побежки в экспериментальной установке.

Крупным событием в истории генетики поведения было создание в США в 1929 г. специального центра по исследованию генетики поведения. Это всемирно известная Джексоновская лаборатория, основателем которой являлся генетик К. Литтл. При центре существует коллекция инбредных и селектированных линий мышей, в которых собраны десятки мутаций, затрагивающих строение мозга и поведение. Этот центр поставляет экспериментальных животных в различные лаборатории мира. У нас в стране первая лаборатория генетики поведения была создана еще при жизни И.П. Павлова в Колтушах под Ленинградом. Называлась она лабораторией генетики высшей нервной деятельности. В ней изучались наследственные особенности условно-рефлекторной деятельности (типов ВНД) собак. После этого возникло еще несколько лабораторий, в том числе в Москве при кафедре высшей нервной деятельности МГУ и в Новосибирске в Институте цитологии и генетики СО АН СССР. Основателями этих лабораторий были М.Е. Лобашев и В.К. Федоров в Ленинграде, Л.В. Крушинский в Москве, и Д.К. Беляев в Новосибирске.

В генетике поведения животных применяются различные подходы. Одним из наиболее распространенных является селекция животных (чаще всего крыс или мышей) на высокие и низкие показатели поведенческого признака (например, скорости обучения в лабиринте). Проводя искусственный отбор "глупых" и "умных" животных, как правило, удается получить линии, имеющие значительные различия в поведении. На это может потребоваться 10-20 поколений. Часто используют и уже существующие, так называемые инбредные, генетические линии животных, селекция которых велась по признакам, не связанным с поведением. В таком случае в имеющихся линиях проводят тестирование на выявление поведенческих различий и дальнейшее изучение отобранных линий.

Выведение новых линий или выявление различий в поведении не является главной целью большинства работ по генетике поведения. Это лишь предварительный этап. Если он приводит к успеху, это говорит нам лишь о том, что интересующий нас поведенческий признак наследуется, но мы пока не можем ответить на вопрос "как? ". Для ответа на этот вопрос проводят экспериментальные скрещивания животных, имеющих контрастные формы поведения (например, "умных" с "глупыми" или агрессивных с неагрессивными и т.п.). Если признак зависит от небольшого числа генов (от одного до трех), то в результате таких скрещиваний могут быть выявлены доминантный, промежуточный, рецессивный типы наследования или наследование, сцепленное с полом. Если же признак определяется большим числом генов, то необходимо обратиться к методам количественной генетики.

Помимо механизмов наследования, на животных можно изучать и различные эффекты среды, в том числе материнские влияния, эффекты депривации или, наоборот, обогащенной среды на формирование поведения в онтогенезе и т.п. Например, при изучении материнских эффектов мы можем произвольно подбирать мать, вынашивающую или вскармливающую потомство, или пересаживать ядро оплодотворенной яйцеклетки одной матери в цитоплазму другой, что, естественно, абсолютно неосуществимо на человеке. Животные служат удобной моделью для подобных манипуляций.

При изучении мутаций, затрагивающих мозг и поведение, проводится всестороннее изучение мутантных форм, включая морфологические, физиологические, биохимические и молекулярно-генетические исследования. Современный уровень развития биотехнологии позволяет применять новые методы, которые качественно отличаются от традиционных и включают такие приемы, как создание рекомбинантных инбредных линий, химерных и мозаичных животных, генный нокаут и др.