Наследование поведеческих реакций у животных

Насекомые, особенно колониальные виды, способны производить сложную последовательность движений, имеющую определенный смысл. Пчела, обнаружив пищу на ближайшем поле, информирует других рабочих пчел своего улья о находке при помощи кругового танца. Однако, если это поле слишком далеко,она исполняет танец другого типа, указывающий направление, следуя которому можно найти пищу. Этот вид поведения жестко фиксирован генетически, но его генетический механизм неясен. Эксперименты Lauer I., Lindauer(1971)показали, что пчелы могут совершенствовать свои способности к пространственной ориентации путем обучения и что способность к обучению является наследственным признаком, по которому могут различаться генетические линии.

Между культивируемыми линиями пчел существуют различия

в поведенни при очистке улья. Эти различия были обнаружены в ходе селекции на устойчивость к бактериальной инфекции, поражающей личинок: американской личиночной гнили. Сравнивали две линии – устойчивую и чувствительную. Рабочие пчелы устойчивой линии быстро открывали ячейки сот, содержащие пораженных личинок, и удаляли их, в то время как пчелы чувствительной линии не делали этого. При скрещивании пчел, принадлежащих двум разным линиям, гибриды F1 не чистили ульев. При обратном скрещивании с устойчивыми насекомыми было обнаружено четыре типа потомства в отношении 1:1:1:1. Гибриды Первой группы вели себя, как устойчивые пчелы: открывали ячейки сот с пораженными личинками и удаляли погибших. Гибриды второй группы открывали ячейки, но не удаляли погибших. Гибриды третьей группы не открывали ячейки, но удаляли мертвых личинок, если ячейки открывали искусственно. Наконец, гибриды четвертой группы не открывали ячеек и не удаляли погибших личинок(как пчелы чувствительной линии). Такой тип поведения можно обьяснить существованием рецессивного типа наследования двух разных генов: один ген контролирует открывание сотовых ячеек, другой – удаление пораженных личинок. Этот пример показывает, как весьма сложный генетический фиксированный вид поведения может контролироваться различиями единичных генов.

Для выяснения, почему пчелы ведут себя подобным образом, какой стимул запускает их поведение, необходим поэтапный анализ от наблядаемого Фенотипического (менделевского) уровня до физиологических механизмов действия генов.

Другой пример – «генетический анализ поведения» у дрозофилы. У этого насекомого известно большое количество мутантов, большая часть которых характеризуется окраской и другими морфологическими признаками. Стертевант еще в 1915 году показал, что фенотипическое проявление сцепленой с х-хромосомой мутации «белые глаза» (white) затрагивает и выбор брачного партнера. Другие мутации специфически влияют на поведение при ухаживании и популяции или на моторную активность. Одни мутантные мухи не летают, несмотря на анатомически нормальные крылья, другие утрачивают правильный суточный ритм. В норме процесс вылупления куколки приурочен к рассвету, когда воздух влажный и прохладный и мухи имеют достаточно времени, чтобы их крылья расправились и кутикула затвердела. Такое поведение, подобно другим признакам (например, активности мух), контролируется внутренним генетическим механизмом, независимо от внешних условий.

Однако, некоторые мутанты лишены внутренних часов. Мухи вылупляются на протяжении всего дня, утренний максимум полностью исчезает. Генетический анализ показал, что эта мутация сцеплена с х-хромосомой. Для выяснения механизма такого аберрантного поведения была разработана остроумная генетическая методика: мутантный ген с помощью рекомбинации был введен в х-хромосому, уже несущую мутации white и yellow, которые служат фенотипическими маркерами (рис. )

Yellow______White___________+______ А- поведенческий ген

(в)находиться в

А _______________________________ гомологичной х-

+ + Мутация хромосоме

поведенческого гена

_У ________N____