通过表观遗传学选择性表达基因可以调节非洲慈鲷鱼的社会地位

对于非洲小型鱼类而言，色彩斑斓的优势男性在生活中表现更好，可以获得食物和女性。斯坦福大学生物学家的最新研究表明，通过打开和关闭基因，可以在基因水平上调节这一幸运结果。人们通常认为我们的遗传密码，以及我们基因的表达模式，在整个生命中是固定的。实际上，在某些情况下这是正确的，例如眼睛颜色，这是在发育早期由基因表达决定的特征。然而，科学家最近发现，基因调控也可以通过表观遗传过程以持续的方式发生，并有可能在一生中改变行为。

通过表观遗传学，基因表达可以通过几种机制像灯开关一样打开和关闭。通过称为DNA甲基化的这些机制之一，将甲基分子添加到基因中，防止它们被表达。在PLoS ONE发表的一项研究中，斯坦福大学的研究人员报告说，慈鲷鱼的社会地位可能受到DNA甲基化的调节。

“所有社会生物都存在地位差异，”斯坦福大学生物学教授，该研究的资深作者拉塞尔·费尔纳德说。“我们的工作揭示了社会支配地位如何通过甲基化来调节，这很重要，因为等级较高的人通常享有更好的健康和生活质量。”

社会支配地位的表现

2004年，麦吉尔大学的研究人员进行的一项研究表明，母鼠的养育行为影响了他们的后代。受到培养的幼崽长大后成年人的压力较小，而受抚养较少的幼崽长大后会有更多的焦虑倾向。这种差异是由应激受体基因的甲基化引起的，Benjamin Scott Crocker人类生物学教授Fernald解释说。随后的研究揭示了表观遗传学可以通过我们一生中的经历改变我们的基因表达模式的其他例子。

Fernald研究了Astatotilapia burtoni，它是居住在非洲东部坦噶尼喀湖的数百种慈鲷鱼类之一，因为它们随着时间的推移具有独特的进化方式。对于雄性A. burtoni，优势就是一切。他们经常争夺领土，胜利者赢得了两个最重要的资源 - 食物和女性。

体育明亮的彩虹色鳞片，高级雄性积极捍卫他们的觅食场地，并诱使雌性进入他们的领土，在湖床上腐烂的物质用餐。相比之下，灰色暗淡的低级男性占人口的80%，但不能繁殖，必须与女性一起游泳才能获得食物。

但即使是优势雄性也必须欺骗雌性交配。这很棘手，因为A. burtoni是口腔育雏者。在沙子中产卵后，雌性将它们舀入口中，将它们孵化直至孵化，这对受精构成了后勤挑战。这种困境的巧妙演化解决方案是口交的一种形式。

占主导地位的男性闪烁着他的肛门鳍，其上装饰着看起来像巨大蛋的斑点，并且与精子结合在一起。当女性看到那些斑点时，她会追踪男性的肛门鳍，就像试图收集她丢弃的一些卵子一样，在此过程中收集精子并在她的嘴里施肥。

“在这个物种中，只有男子气概的雄性交配，非优势雄性不能繁殖，所以赌注非常高，”费尔纳德说。

改变社会地位

但是一些社会流动性是可能的。由于浮华的优势雄性更容易被捕食，每当老板鱼消失时，随着非主导的雄性争夺空置领土而发生重大战争。然后胜利者上升到主导地位，导致一系列令人惊讶的生理变化，包括Fernald小组之前报道的大脑部分重新布线。

鉴于地位的重要性，费尔纳德想知道这些戏剧性的变化是否是由基因表达所驱动的。“如果我们通过甲基化的变化改变基因表达，我们能否影响社会支配地位的变化?” 他问。Fernald是一名研究生Kapa Lenkov，他在斯坦福大学实验室培养的慈鲷中直接测试了这一点。几对大小相匹配的非优势雄性每只放置在一个只能支撑一个区域的水族箱中。在每对中，一只雄性注射甲基化试剂，而另一只雄性注射甲基化抑制剂，两只鱼争夺优势。

“我们可以在几分钟内看到行为的变化，因为一只动物开始主宰另一只动物，”费尔纳德说。“这些对抗的视频表明，注射甲基化剂的鱼更有可能成为获胜者，而接受甲基化抑制剂的鱼通常会失去争夺主导地位的斗争。“值得注意的是，通过改变在这种背景下表达的基因范围，我们可以确定哪种鱼成为主导，”他说。

费尔纳德的工作表明，表观遗传过程可能会导致而不是简单地反映分层组织物种中优势地位的变化，加州大学旧金山分校医学院教授汤姆博伊斯说，他没有参与这项研究。“这对人类和非人类灵长类动物有影响，因为等级行为和社会支配关系出现在生命的早期，并且在整个生命周期中仍然很重要，”博伊斯说。“DNA甲基化可能是许多社会有机体(包括人类)调节社会支配地位的一种方式，”费尔纳德说。“下一步将是确定哪些基因对甲基化的反应导致这种优势变化。”