科學家揭示了個性的生物學根源

【博科園-科學科普（關注「博科園」看更多）】在50個不同的容器中放置50隻新生的蠕蟲，它們將在大約同一時間開始尋找食物。像其他物種的成員一樣，纖細的線蟲和其他個體一樣，會表現得像他們自己的年齡一樣。然而在發育中的蠕蟲中控制年齡適宜行為的先天系統並不是完全可靠的。儘管在相似的環境中共享相同的基因和成長，一些個體的蠕蟲將不可避免地行進到他們自己的鼓的節拍。

控制蠕蟲行為的先天系統並非完全不靈活，允許某些個體從人群中脫穎而出。圖片版權：洛克菲勒大學

洛克菲勒大學(Rockefeller University)的一項新研究闡明了在不同生命階段指導行為的生物學，同時也指出，在發育中的神經系統中，特定神經調節因子的變化可能會導致偶然性的變化。由Cori Bargmann領導的這項工作，是由一個新設計的系統實現的，該系統允許科學家在整個生命周期中記錄個體蠕蟲的行為信息。它在細胞中發表。研究者巴格曼說：模式在生命的每個階段不同的模式在其他階段和我們創建的系統可以看到很明顯的方式非常複雜和健壯，也可以觀察到一些像個性一樣複雜的東西，並開始分解它背後的生物學。

化學整合

對基因控制行為的理解很大程度上來自於實驗，這些實驗包括在短時間內通過外部刺激改變一個主體的正常狀態，比如給老鼠一些乳酪作為完成迷宮的獎勵。對基因如何影響動物行為的了解少之又少。Shay Stern是巴格曼實驗室的博士後研究員，他設計了一個系統來捕捉蠕蟲在整個發展過程中自發的、內部產生的行為，總計約50小時。科學家們集中研究了覓食行為——蠕蟲在尋找食物時的漫遊行為，發現了非常相似的個體之間的活動模式。

有一些例外個體蠕蟲的活動模式在整個開發過程中都是相似的。圖片版權：洛克菲勒大學

儘管這些蠕蟲是分開的，它們並沒有收到外界的信號，但它們還是積極地尋找食物，與其他蠕蟲一樣，在發展的每個階段都看到了覓食行為的非常精確的差異。通過在一些蠕蟲中製造基因突變，研究人員還能識別出特定的神經調節因子，或大腦中的化學信使，通常能讓動物按時完成任務。例如一種破壞了化學信使多巴胺的突變，在後期發展中影響了蠕蟲的漫遊速度。其他的突變會影響每個發育階段的行為模式，這表明不同的神經調節因子會影響不同時間尺度下的行為。

天生如此

當大多數的蠕蟲符合相同的行為模式時，一些個體的蠕蟲表現出非典型的覓食行為。個體間的可變性通常歸因於遺傳差異或不同環境的暴露，但研究人員設計了這項研究來解釋這些差異，在相同的環境中使用基因相同的蠕蟲。對這些個體差異的一種解釋可能是神經系統發育的微小差異。巴格曼指出有一個隨機性因素，即某些神經元之間是如何相互聯繫的，而不是由基因控制的。

但巴格曼和他的同事們也證明了神經調節因子也能起作用。研究人員發現，從蠕蟲種群中移除化學信使血清素，會大大減少顯示獨特漫遊模式或個性的蠕蟲數量。事實上沒有血清素，所有的蠕蟲在同一時間都表現出相同的覓食行為——這一發現表明了個體對於生存的重要性。從進化的角度來看不可能讓所有人都像lemmings一樣從懸崖上走下去——有些人為了生存需要做一些不同的事情。

知識：科學無國界，博科園-科學科普

參考：Cell

內容：經「博科園」判定符合今主流科學

來自：洛克菲勒大學

編譯：雙螺旋

審校：博科園

解答：本文知識疑問可於評論區留言

傳播：博科園

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