Ученые впервые “трансплантировали” поведение ухаживания между видами

Первый задокументированный случай, когда изменение в одном гене перенастроило существующую нейросеть и перенесло врождённое, сложное половое поведение от одного вида к другому.

Исследователи из Японии генетически перенесли уникальное поведение ухаживания от одного вида плодовой мушки к другому. Активируя один-единственный ген в нейронах, производящих инсулин, команда добилась того, чтобы вид Drosophila melanogaster начал выполнять ритуал дарения подарков, который ему ранее был не свойственен. Исследование, опубликованное позавчера в журнале Science, представляет собой первый пример манипуляции одним геном для создания новых нейронных связей и переноса поведения между видами.

В природе большинство самцов плодовых мушек ухаживают за самками, быстро вибрируя крыльями и создавая звуковые узоры — так называемые «песни ухаживания». Однако Drosophila subobscura развила совершенно другую стратегию: самцы срыгивают пищу и предлагают её самкам в качестве подарка во время ухаживания. Это поведение отсутствует у близкородственных видов, таких как D. melanogaster.

Эти два вида плодовых мушек разошлись примерно 30–35 миллионов лет назад. У обоих есть ген, называемый «fruitless» или «fru», который управляет поведением ухаживания у самцов, но стратегии различаются — один вид «поёт», другой — «дарит». Учёные выяснили причину этой разницы: у мушек-доноров (D. subobscura) нейроны, производящие инсулин, соединены с центром управления ухаживанием в мозге, тогда как у «поющих» мушек (D. melanogaster) эти клетки остаются несвязанными.

«Когда мы активировали ген fru в инсулин-продуцирующих нейронах “поющих” мушек, чтобы они вырабатывали белки FruM, клетки отрастили длинные нейронные отростки и соединились с центром ухаживания в мозге, создав новые нейронные цепи, которые впервые запустили поведение дарения у D. melanogaster», — объяснил доктор Рёя Танака, соавтор исследования и преподаватель Высшей школы наук Университета Нагоя.

Учёные внедрили ДНК в эмбрионы D. subobscura, чтобы создать мушек с белками, активируемыми нагревом, в определённых клетках мозга. Они использовали тепло, чтобы активировать группы этих клеток, и сравнили мозг мушек, которые срыгивали пищу, с теми, которые этого не делали. Были выявлены 16–18 нейронов, производящих инсулин и содержащих специфичный для самцов белок FruM, сосредоточенные в области мозга, называемой pars intercerebralis.

«Наши результаты показывают, что эволюция новых форм поведения не обязательно требует появления новых нейронов; напротив, небольшая генетическая перенастройка в нескольких уже существующих нейронах может привести к поведенческому разнообразию и, в конечном счёте, способствовать диверсификации видов», — отметил доктор Юсукэ Хара, соавтор исследования из Национального института информационных и коммуникационных технологий (NICT).

«Мы показали, как можно проследить сложные формы поведения, такие как брачные подарки, до их генетических корней и понять, как эволюция создаёт совершенно новые стратегии, помогающие видам выживать и размножаться», — сказал ведущий автор доктор Дайсукэ Ямамото из NICT.

Исследование: Ryoya Tanaka et al., Cross-species implementation of an innate courtship behavior by manipulation of the sex-determinant gene.Science389,747-752(2025).DOI:10.1126/science.adp5831