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科学家揭示了个性的生物学根源

2019-04-28 09:06:06 • 来源：

将50只新生蠕虫放入50个独立的容器中，他们都会在大致相同的时间开始寻找食物。像其他物种的成员一样，微观线虫蛔虫往往像其他个体一样行动。

科学家揭示了个性的生物学根源

事实证明，控制正在发展的蠕虫中适合年龄的行为的先天系统并不完全可靠。尽管共享相同的基因并在相似的环境中成长，但一些个体蠕虫将不可避免地走向自己的鼓点。

洛克菲勒大学的新研究阐明了指导生命不同阶段行为的生物学，并且还提出了发育中的神经系统中特定神经调节剂的变异如何导致偶尔的变异。由Cori Bargmann领导的这项工作是通过一个新设计的系统实现的，该系统允许科学家在整个生命周期内记录个体蠕虫的行为信息。它发表在Cell上。

“生活的每个阶段都存在与其他阶段的模式不同的模式，而我们创建的系统我们可以清楚地看到非常复杂和强大的方式，”Bargmann说道，他是Torsten I. Wiesel教授和Lulu和Anthony Wang神经电路与行为实验室负责人。“我们还可以观察到一些像个性一样复杂的东西，并开始打破它背后的生物学。”

化学整合

我们对基因如何控制行为的理解主要来自于在短时间内通过外部刺激改变受试者的正常状态的实验，例如给予鼠标一些奶酪作为完成迷宫的奖励。我们对基因如何影响行为的了解较少，就像动物正常行为一样。

Bargmann实验室的博士后人员Shay Stern设计了一个系统，用于捕获蠕虫在其整个开发过程中自发的，内部产生的行为，总共约50小时。科学家们专注于觅食行为 - 蠕虫在寻找食物时的漫游运动 - 并发现了个体之间非常相似的活动模式。

斯特恩说：“尽管蠕虫是分离的，没有接受外部线索，但他们在开发的同一时间积极寻找食物，与其他蠕虫一样。”“我们在每个发展阶段都看到了非常精确的觅食行为差异。”

通过在一些蠕虫中创建基因突变，研究人员还能够识别特定的神经调节剂，或大脑中的化学信使，通常可以使动物按计划进行。例如，破坏化学信使多巴胺的突变影响了蠕虫在后期发展过程中的漫游速度。其他突变影响每个发育阶段的行为模式，表明不同的神经调节剂影响不同时间尺度的行为。

这样出生

虽然大多数蠕虫符合相同的行为模式，但许多个体蠕虫因其非典型的觅食行为而脱颖而出。个体之间的差异通常归因于遗传差异或暴露于不同环境，但研究人员设计此研究以解释这些差异，使用相同环境中的遗传相同的蠕虫。

对这些个体差异的一种解释可能是神经系统发育方式的微小差异。Bargmann指出，一些神经元如何相互连接不受遗传控制的随机因素。

但Bargmann及其同事表明，神经调节剂也可以起作用。研究人员发现，从一群蠕虫中去除化学信使血清素可以大大减少显示出独特漫游模式或个性的蠕虫数量。事实上，如果没有血清素，所有的蠕虫都会同时表现出相同的觅食行为- 这一发现表明了个性对生存的重要性。

“从进化的角度来看，我们不能让每个人像登场一样一下子走出悬崖 - 有人必须为物种生存做出不同的事情，”巴格曼说。

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