WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 |
GENES AND BEHAVIOR ГЕНЫ И ПОВЕДЕНИЕ L. I. KOROCHKIN..

‚ „‰‡‚ ‚ It has been demonstrated... ‚‡ that behavioral traits are genetically determined like any other. This determina- tion is realized during B наше время многие знают, что дети внешне похожи на своих родителей, потому что существует таontogenesis, when due to кое явление, как наследственность, суть которого functioning of the corresзаключается в том, что родители передают потомponding genetic systems, кам свои гены, контролирующие различные признаки, такие, например, как цвет глаз, волос, кожи, neural networks or neural форма носа, лица, рост, вес и др. А между тем еще в ensembles, responsible IV веке великий христианский мыслитель Блаженfor the behavioral reac- ный Августин заметил, что у рыбок не только внешность, но и поведение потомков напоминает родиtions, are formed. Differтельское. B сущности, его наблюдения можно было ences in the learning and бы считать датой рождения генетики поведения.

memorization abilities are Однако в действительности дискуссии о наследовании поведенческих признаков до сих пор продолcaused by different effiжают сотрясать научный мир. B 1923 году вышла в ciencies of neural netсвет известная работа И.П. Павлова “Новые исслеworks. дования по условным рефлексам”, в которой автор высказал мнение, будто приобретенные в течение жизни условные рефлексы могут передаваться по ‡‡, ‚‰наследству потомкам, превращаясь со временем во врожденные, безусловные рефлексы. Другой рус ‡ ‡ ский ученый, H.K. Кольцов, выступил с резкой „ ‰критикой представлений И.П. Павлова о наследст‚‡, ‡ ‚ венной передаче благоприобретенных признаков, в данном случае условных рефлексов. H.K. Кольцов ‡. ‡fl отметил, что И.П. Павлов никогда не работал в оቇfl ласти генетики и не представляет себе всей сложно‚flfl ‚ сти генетических проблем. И.П.Павлов был вынужден согласиться с критикой и отказался от своего ‰‚‰‡„ ‡‚предположения. Это была, пожалуй, первая серьfl, „‰‡ ‚ ‡ езная полемика по вопросам наследования пов傇fl денческих навыков, что можно понять, поскольку экспериментальные исследования по генетике по‚‚ „веденческих признаков, включая обучение, были начаты лишь на заре XX века, при этом именно росfl ‡, сийские ученые кольцовской школы были в числе первопроходцев.

‚fl ‚В 1925 году появилась статья М.П. Садовнико‚ ‚‰вой-Кольцовой “Генетический анализ психических ‡. ‡fl ‚ особенностей крыс”. Оказалось, что в пределах од·fl ·ного и того же вида разные особи обнаруживают различные способности к обучению (рис. 1). Среди ‡‡ ‚flкрыс, мышей и других животных удается выделить ‡ ‡fl ‚ различные наследственные типы психических спо‚ собностей, очистить их путем отбора в течение нескольких поколений и затем перейти к установл傇fl ‚ нию законов наследования этих способностей.

.

B период моей работы в новосибирском Институте цитологии и генетики Сибирского отделения.. ©.., способности к обучению. Можно отбирать быстро аб обучающихся крыс и скрещивать их друг с другом и то же проделывать с плохо обучающимися крысами.

Через несколько поколений (рис. 2) мы получили две линии животных: представители одной обучались хорошо, а другой – плохо. Это свидетельствует о том, что способности к обучению зависят в данном случае, во-первых, от определенных генов и, во-вторых, от многих генов. Если бы этот признак определялся одним геном, то разделение на две четкие группы было бы выражено уже в первом поколении, но на рис. 2 видно, что понадобилось несколько поколений для достижения данной цели.

В некоторых случаях установлены физиологические основы генетических различий в поведении.

Так, Скотт в 1966 году нашел большие различия вг между породами собак по наследованию реакции лая. Так, коккер-спаниели лают очень часто, а африканские охотничьи собаки бейсенджи почти не лают. Объясняются эти различия разным генетически детерминированным порогом реакции собак на внешние раздражители. У спаниеля он очень низок, а у бейсенджи высок. Гибриды первого поколения близки по реакции лая к спаниелям, следовательно, реакция эта является доминантным признаком.

Наконец, ярким свидетельством генетической детерминации форм поведения являются наблюдения над осами Habrobracon, проведенные сначала в 30-е годы, а затем более подробно в 70–80-е. Известно, что самки этих ос парализуют жалом личинки 1 2 3 4 1 2 3 огневки мельничной, самцы же не нападают на эти личинки, а ухаживают за самками Habrobracon. У Рис. 1. Обучение избеганию электрического удаполовых мозаиков, у которых в ткани мозга осы учара в популяции мышей (а), а также в селекционистки клеток самцового типа перемешаны с участкарованных лабораторных линиях Swiss (б), DBA/2J ми генетически отличных клеток самок, поведение (в) и CBA (г) по данным французских ученых. Видно, что в обычной популяции мышей велик индивидуальный разброс по способности к обучению, P > 0,а в лабораторных линиях, прошедших процесс селективного отбора, мыши реагируют единообраз36 P > 0,но, обнаруживая либо высокую, либо низкую способность к обучению. Каждая кривая представляет собой поведение отдельной мыши в течение пяти опытов избегания (ось абсцисс) из 100 проб каждый. По оси ординат отмечен процент избегания в каждом опыте Академии наук мы провели вместе с И.А. Шумской тщательное исследование довольно сложной пове- денческой реакции – выработки пищедобывательного двигательного условного рефлекса. Крыса должна была в ответ на звуковой и световой условные раздражители прыгать на разные полочки и 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 только после успешного выполнения этих “упражнений” получала пищевое подкрепление. Оказалось, что лабораторные крысы обнаруживают раз- Рис. 2. Скорость образования трехчленного пищедобывательного условного рефлекса у крыс с нообразие по скорости выработки этого условного высокой (1) и низкой (2) способностью к обучерефлекса: показатель скорости колеблется от 3 сонию. По оси абсцисс отложены дни обучения, по четаний до 93. Следовательно, налицо значительная оси ординат – количество проб, необходимых для индивидуальная вариабельность животных по их освоения навыка, ‹1, нарушается: они пытаются ухаживать за личинками огневки и жалить самок Habrobracon.



B 60-е годы благодаря работам шведского цито лога Хольгера Хидена возникло и широко распространилось представление о так называемых молекуВозникает вопрос, обрекают ли “плохие” гены своего обладателя на тяжелую жизнь с “испорчен- лах памяти. Х. Хиден разработал изящный и тонкий ным” поведением или можно как-то модифициро- метод, позволяющий анализировать количество вать, смягчить те невзгоды, которые несут “плохие” РНК и даже ее качественный состав в отдельных гены. Оказывается, можно. Ведь способности к изолированных нервных клетках. B опытах по обуобучению формируются в ходе индивидуального чению крыс (рис. 3) Х. Хиден и его сотрудники образвития организма, которое осуществляется не наружили, что количество РНК в тех нейронах только в соответствии с сигналами генов, но и на крыс, которые предположительно имеют отношение фоне воздействий внешней среды, могущих как к данной форме обучения, увеличивается, а ее качеблагоприятствовать реализации наследственной ственный состав (содержание разных нуклеотидов) информации, так и блокировать ее на определенных этапах становления организма. Американские SS нейробиологи провели любопытный эксперимент.

Мышат одного помета делили на две группы: одну помещали в светлую просторную клетку с множеством разнообразных игрушек, а другую – в темную, тесную и пустую клетку. Авторы обнаружили различия в развитии мозга испытуемых животных: у перS' вых толщина коры головного мозга была больше, чем у контрольных мышей, у вторых – меньше. Соответственно потомки одной и той же пары родителей в зависимости от условий их содержания обнаружили разные способности к обучению: те, которые росли в особо благоприятных условиях, оказались более способными учениками. Однако толщина коры головного мозга и уровень способностей к обучению изменялись только в ограниченных пределах, они не могли подняться выше и опуститься ниже некоторой планки, заданной принадлежностью к той или иной линии, породе, виду. Эти границы изменчивости признака носят название нормы реакции. Их существование принято связывать с тем, что развитие различных признаков определяется действием многих генов и мутация каждого из аб них, если они функционируют в мозге, отражается на характеристике высшей нервной деятельности исследуемого объекта (см.: Корочкин Л.И. Как гены Рис. 3. Иллюстрация к концепции Х. Хидена о роконтролируют развитие // Соросовский Образовали РНК в процессах запоминания. Автор предпотельный Журнал. 1996. № 1. С. 17–22).

лагал, что молекулы памяти – информационные РНК – синтезируют белок, ответственный за ее В связи с полученными данными возникает вохранение (его назвали S-100). На рисунке предпрос о роли воспитания в развитии различных повеставлены результаты опытов шведских ученых по разделению методом микроэлектрофореза вододенческих признаков. Иными словами, “хорошие” растворимых белков нервной клетки из гиппокамнаследственные структурно-функциональные запа контрольных крыс, пользующихся одной лапой датки мозга сами по себе еще не обеспечивают пра(а), и крыс, натренированных пользоваться невильной их реализации в фенотипе – необходимы предпочитаемой лапой (б). Представлены результаты количественной регистрации фракций соответствующие условия, чтобы эта реализация белка S-100, обнаруженного в первом и втором осуществилась сполна. Точно так же “плохие” наслучаях. Видно, что в контроле обнаруживается следственные структурно-функциональные задатодна фракция белка, в опыте количество его возки нервной системы еще не означают, что она будет растает и обнаруживаются две фракции. Х. Хиден безнадежно испорчена: соответствующие благо- предполагал, что данный белок локализован в ядре нейронов и регулирует функции генов. В дальприятные условия могут ее “подправить” в пределах нейшем было установлено, что в действительноснормы реакции. Но с помощью каких механизмов ти он располагается в цитоплазме глиальных клегены контролируют поведение и какова роль в этом ток и, по всей вероятности, не имеет отношения к процессов, протекающих на молекулярном уровне процессам обучения.. изменяется. Ученые пришли к выводу, что в ходе обу- морфологию клеток мозга в месте их введения в сачения активируются новые, ранее “молчавшие” ге- мых малых дозах, гораздо меньших, чем использоны, которые синтезируют новую информационную вали в опытах по обучению, и показали, что даже РНК (мРНК), являющуюся носителем памяти – мо- эти малые дозы вызывали патологические изменелекулами памяти. Благодаря их образованию, то есть ния в нервных клетках, в том числе и их гибель.

функционированию в соответствующих нейронах Американцы нашли также, что антибиотики могут неких новых участков ДНК, определенные поведен- блокировать процессы синаптической передачи ческие навыки запечатлеваются в мозгу животных. импульсов от нейрона к нейрону, то есть вызывать физиологические нарушения в функционировании Затем последовало множество публикаций, в мозга независимо от того, каково состояние работы которых описывали опыты по влиянию торможения генетического аппарата клеток. Таким образом, синтеза РНК и белков в мозгу с помощью антибиовведение антибиотиков в мозг препятствует обучетиков актиномицина, пуромицина и циклогексиминию потому, что выводит из строя целые функциода на процессы обучения разных видов животных нальные ансамбли нервных клеток в зоне введения (крысы, мыши, рыбы, птицы) и демонстрировапрепарата. Регистрация скорости обучения в опылось, что такое вмешательство препятствует овладетах по введению РНК обученных животных в мозг нию разными навыками, в частности мешает нанеобученным оказалась дефектной. В письме крупхождению правильного пути при обучении в нейших американских нейробиологов в журнал лабиринте. Результаты этих опытов как будто под“Science” эти данные были опровергнуты. B моей тверждали гипотезу Х. Хидена. Дальше – больше:





лаборатории в Новосибирске также проводили эксгруппа американских исследователей выделила из перименты по проверке подобного рода опытов с мозга обученных крыс РНК и инъецировала ее в внутримозговыми инъекциями РНК, результаты во мозг необученных животных. Получалось, будто всех случаях были отрицательными. Что касается подопытные животные обучались быстрее конткормления планарий, то оказалось, что в теле обурольных. Наконец, стали кормить необученных ченных животных образуются стимуляторы нервплоских червей – планарий обученными и, регистных клеток, ускоряющие синаптическую передачу рируя скорость обучения, обнаружили ее возрастаимпульсов от нейрона к нейрону, именно это обстояние. Американский медик Камерон написал стательство и обусловило поразительный эффект в тью, в которой утверждал, что кормление больных с экспериментах с каннибализмом.

потерей памяти препаратами РНК способствует чаПравда, американский генетик Тим Тули пыталстичному ее восстановлению.

ся обнаружить активацию генов в процессе обучеГипотеза, которой не откажешь в красоте, тем не ния дрозофилы, используя те же антибиотики – акменее не подтвердилась. Методика определения катиномицин и пуромицин. Его эксперименты чественного состава РНК, разработанная Х. Хидеотличались тем, что были применены два способа ном и в свое время наделавшая много шума, оказаобучения: массированный и растянутый во времелась слишком грубой и не отражала реальной ни. В первом случае животных обучали непрерывситуации, наблюдавшейся в клетке. Когда появино, во втором делали перерыв после опыта, а потом лась более точная методика, оказалось, что качестего возобновляли. Оказалось, что в первом случае венных изменений РНК в нейронах при обучении антибиотики, подавлявшие синтез РНК и белка, не не происходит, могут иметь место лишь изменения влияли на ход обучения, во втором тормозили приколичественного соотношения разных фракций обретение новых навыков. Однако не показано, что мРНК, уже существовавших в клетке. Шведский для успешного обучения требуется активация нобиолог А. Эдсрем обнаружил, что торможение синвых генов. Вполне возможно, что в связи с возростеза РНК актиномицином в нейроне рецептора нашей функциональной нагрузкой в нервных клетках тяжения рака никак не сказывается на функции начинают более интенсивно транскрибироваться этой клетки. А недавно проведенные опыты соранее уже “работавшие” гены. Кроме того, не был трудника Института молекулярной биологии РАН проведен адекватный морфологический и физиоЕ. Белявского показали, что при обучении улиток логический контроль, так что и в этом случае нельзя не происходит включения новых генов, но возрасговорить о вовлечении генетического аппарата нейтает активность уже работающих зон ДНК, что ронов в процессы обучения и памяти.

можно наблюдать не только при обучении, но и при Приходится констатировать, что генетические обычных функциональных нагрузках. Иными сломеханизмы регуляции поведения заложены, как и вами, наблюдаемые в процессе обучения количестпредполагал в начале века великий испанский нейвенные изменения транскрипции в клетках мозга рогистолог, лауреат Нобелевской премии Рамонотражают изменение функционального состояния и-Kахал, в структуре нейронных ансамблей, осонейронов и не являются чем-то специфическим для бенностями формирования которых в онтогенезе процессов обучения.

и управляют гены. Действительно, с морфологоЧто же касается эффекта антибиотиков на про- физиологической точки зрения тот или иной повецессы обучения, то мы исследовали их влияние на денческий акт или процесс обучения обусловлен, ‹1, формированием и замыканием новых нервных свя- Молекулярные события являются вторичными, зей. При этом, поскольку запоминание часто про- что отчетливо прослеживается в некоторых случаях исходит мгновенно, по всей вероятности, физиоло- генетически детерминированной нейропатологии.

гической основой этого события является прорыв K таким случаям относится, например, генетически не функционировавших ранее синаптических кондетерминированная аудиогенная (вызываемая протактов между нейронами, включенными в выползваниванием) эпилепсия у крыс линии Крушинсконение данной поведенческой реакции. Синапсы го–Молодкиной, селекционированных на кафедре эти являются предсуществующими: они формирувысшей нервной деятельности Московского госуются в результате химического взаимодействия дарственного университета. B новосибирском Индифференцирующихся в онтогенезе нервных клеституте цитологии и генетики Сибирского отделеток и как бы ждут, когда придет их черед, когда возния Академии наук при помощи современных никшие в ходе жизни функциональные нагрузки методов молекулярной цитологии исследовали “включат” их в общую, активно работающую в опнервные клетки в тех отделах мозга, которые участределенных условиях нервную сеть.

Pages:     || 2 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.