基因如何塑造行为

有些蛔虫只有一毫米长。与我们自己的860亿相比，他们的大脑只有302个神经元，缺乏任何可识别的呼吸系统。他们只与人类共享35%的DNA。

但是我们与这些生物有更多的共同之处，科学家通过他们的拉丁名称秀丽隐杆线虫(秀丽隐杆线虫)知道，比人们想象的更多。根据哥伦比亚莫蒂默B.祖克曼思维脑行为研究所的进化生物学家和首席研究员Andres Bendesky博士的说法，隐藏着35%是我们行为起源的线索。

“我们人类表现出来的标志性行为，可以说是将我们与其他动物区分开来 - 例如爱情或内疚 - 看似难以置信地复杂，”Bendesky博士说道，他也是哥伦比亚大学生态学，进化和环境生物学的助理教授。“但进化告诉我们，最终指导这些行为的基因起源于某个地方。因此，即使是最原始的生物也有时可以揭示关于我们自己的大量信息。”

蠕虫的一种奇特行为引起了本德斯基博士的兴趣：他们的冒险精神。

像一些人类一样，一些秀丽隐杆线虫是家庭主体。一旦他们定居在满足他们需求的土地上，拥有充足的食物和舒适的条件，这些胆小的蠕虫很少会离开 - 只有当食物来源减少到几乎没有时才冒险。

但其他秀丽隐杆线虫是天然的探险家。与他们的家庭表兄弟不同，这些大胆的生物从不满足于一个地方。他们随时可以从一片土地到另一片土地，留下丰富的食物。

在洛克菲勒大学研究生院期间，Bendesky博士假设这种明显的行为差异会出现在动物的DNA中。通过筛选秀丽隐杆线虫的基因组，他发现调节动物大脑饱腹感的基因会影响蠕虫何时选择离开家去寻找新食物。有趣的是，这种基因也对线虫的肾上腺素有反应，肾上腺素是一种调节压力的激素。

这些发现于2011年发表，提供了一个有趣的例子，说明如何将复杂行为削减到离散部分，例如基因活动。但Bendesky博士说，更有趣的是，我们自己的基因组中存在一个类似的基因，它也对肾上腺素有反应。

“似乎可比较的基因引导了秀丽隐杆线虫和人类的探索，”本德斯基博士说。“这告诉我们，即使在与线虫和人类有很多相关性的两个物种中，也有类似的基因在起作用。”

完成这项工作后，Bendesky博士便搬到了哈佛大学，在那里他开始探索复杂的社会行为，父母照顾，这次是在老鼠身上。

一夫一妻的老鼠

在野外存在两种大小相似的小鼠，但它们如何养育幼仔。第一个称为oldfield老鼠，是一夫一妻制的;母亲和父亲配对并在抚养年轻人方面享有同等份额。雄性老田鼠是建筑巢穴的主人，以确保新生小鼠的安全环境。

另一方面是鹿老鼠。这些老鼠是混杂的。男性不参与养育幼崽，也不帮助雌性筑巢。男性浸透女性后，他继续前往下一位女性。有趣的是，这种滥交并不仅限于这个物种的男性成员。雌性鹿老鼠经常在一个24小时的时间段内与不同的雄性交配多次，因此每窝幼仔可以有不同的父亲。

Bendesky博士对这两个物种的分析揭示了他们行为的强烈遗传因素。通过将新生幼崽交换到对生物的父母，他注意到效果不大：老田老鼠仍然长大成为高度参与的父母，而鹿老鼠则不那么父母，无论哪种父母养育它们。

进一步调查确定了在其大脑中产生激素加压素的基因。血管加压素被认为可以调节一些社会行为。在这里，研究表明不同的加压素水平与不同的父母行为有关。

Bendesky博士说：“大鼠的下丘脑区血管加压素含量很高，而大鼠的下丘脑区域的血管加压素含量很高，而老鼠的老鼠体内水平则要低得多。”

当研究人员在老田小鼠中人为地提高血管加压素水平时，啮齿动物的行为发生了巨大变化。他们的筑巢技能摇摇欲坠，更像是混杂的鹿老鼠的行为。

就像他之前在秀丽隐杆线虫中的研究一样，这些发现于2017年发表，再次为我们自己的行为提供了线索。

“血管加压素不仅限于老鼠;它也会流入我们的大脑，”Bendesky博士说。“它是否在我们自己的父母行为中发挥作用仍然是一个悬而未决的问题，但加压素代表了一个有趣的焦点领域。”

自2017年夏天到达哥伦比亚大学扎克曼研究所以来，Bendesky博士继续研究这两种小鼠的父母行为。

他希望更详细地研究每个物种的脑循环，看看个体神经元或连接它们的电路中存在哪些差异。这将有助于描绘出更完整的画面。

战斗鱼

本周，Bendesky博士被任命为2018年的Searle Scholar。塞尔学者计划(Searle Scholars Program)授予有前景的生物科学早期科学家奖学金。在这种新的支持下，他正在将调查扩展到另一种复杂的社会行为：侵略。在他的实验室里，Bendesky博士研究以其攻击行为而闻名的暹罗斗鱼，看看这些特征是否可以追溯到任何遗传标记，以及这些标记的等价物是否可以存在于人类中。

“在许多方面，最令人着迷的不是将我们与其他动物王国分开的东西，而是将我们联系起来的东西，”本德斯基博士说。“一个共同的祖先将我们自己的大脑和基因组与其他动物的大脑和基因组联系在一起，导致人和动物在各种行为方面具有显着的相似性 - 包括父母照顾和攻击行为。因此，当我们发现指导那些行为的遗传和神经元机制时动物的行为，我们可以发现什么呢?“