Лекция: Краткий обзор генетических исследований поведения грызунов
Первыми исследованиями по генетике поведения были попытки селекции крыс на способность к обучению. Большинство из этих работ имеет лишь исторический интерес, однако проведенная С.Трайоном работа по отбору крыс на быструю и медленную обучаемость в сложном лабиринте при пищевом подкреплении составляет исключение. Начатая в середине 20-х годов, она увенчалась созданием 2 линий, получивших название Trayon maze-bright (TMB) и Trayon maze-dull (TMD), которые существуют и по сей день и поддерживаются без дополнительного отбора (см. ниже: рис.8.22).
В многочисленных исследованиях способности к обучению и ряда физиологических признаков у крыс этих линий (см.: раздел 8.6.3.1) было показано, что успешность обучения в лабиринте «умной» линии и большое число ошибок у «глупой» специфичны только для лабиринтов данного типа, а при других тестах на обучение результаты могут иметь даже обратный знак.
Выведение линий, различающихся по каким-то параметрам поведения, это обычно лишь первый этап работы. Если такие линии, наряду с различиями в величине исследуемого признака обнаруживают также и другие различия, то подобную ассоциацию требуется изучить в специальных экспериментах.
Искусственный отбор проводится на базе исходной популяции животных, которая всегда бывает довольно малочисленна. При малом числе животных-основателей линии всегда существует достаточно большая вероятность случайной «фиксации» у отбираемых по нашему признаку аллелей других генов, не имеющих отношения к изучаемому признаку поведения. Именно из-за этого корреляцию каких-либо двух и более признаков у селектированных линий нельзя трактовать как свидетельство общности физиологических механизмов этих реакций. Это одно из основных правил в исследованиях по генетике сложных форм поведения. Для того, чтобы доказать, что изменчивость таких коррелированных признаков действительно имеет общие причины, необходимо провести дополнительные исследования.
Проиллюстрируем это на следующем примере. В работе голландского ученого Х.Ван-Абилена на основе популяции гибридов между линиями мышей С57BL/6J и DBA/2J были выведены две линии, контрастные по уровню исследовательской активности в установке «открытое поле», точнее по количеству исследовательских «стоек».
Оказалось, что данные линии контрастны также и по уровню активности ацетилхолинестеразы в коре головного мозга. Однако у гибридов второго поколения и у беккроссов этой корреляции обнаружено не было, что свидетельствует об отсутствии непосредственной связи между признаками. В то же время (см.: следующий раздел) связь исследовательской активности с показателями некоторым мозговых медиаторных систем была обнаружена, но она имела значительно более сложный характер.
Если два признака продолжают обнаруживаться в тесной, статистически достоверной ассоциации друг с другом у гибридов F2 и у беккроссов, то предположение о тесном сцеплении этих признаков бывает оправданным. Примером логично построенной работы по доказательству связи способности к обучению реакции активного избегания в челночной камере и размером интра- и супрапирамидальных полей окончаний мшистых волокон в поле СА3 гиппокампа является серия исследований Х.-П.Липпа и др. (см.: раздел 8.6.8.2).
Еще один способ оценки случайности или неслучайности корреляции признаков поведения при селекции — это проведение двух (или более) параллельных селекционных экспериментов. В этом случае случайная фиксация аллелей, если она произошла в одной из пар селектируемых линий, с очень высокой вероятностью не произойдет в другой паре, и вопрос о генетической природе обнаруженной корреляции будет выяснен.
Так, например, при селекции мышей на большой и малый вес мозга, проведенной в трех независимых экспериментах (см.: Wimer, Prater, 1966; Fuller, 1979; Попова, Полетаева, 1986), было обнаружено, что мыши с большим весом мозга обладают достоверно более высокой обучаемостью навыкам разной природы. Это означает, что действительно больший вес мозга является фактором, благоприятствующим способности к обучению. Еще один пример успешного использования этого подхода приведен в разделе 8.6.3.1.
Исследователи уделяют большое внимание поиску физиологических механизмов обнаруживаемых межлинейных различий в поведении. В этом отношении показательны и интересы работы, проводимые в Институте цитологии и генетики РАН в Новосибирске. Начатые много лет назад длительные селекционные эксперименты по выведению линий (лисиц, норок, крыс-пасюков), различающихся по агрессивности, увенчались успехом, и исследователи имеют в своем распоряжении уникальные «параллельные» селектированные линии представителей разных отрядов млекопитающих (см.: раздел 8.6.1.2; об этологических представлениях поведения при конфликте см.: раздел 4.3).
Поскольку физиологическая регуляция признака «агрессия по отношению к человеку» изучена достаточно хорошо, поиск генетических коррелятов повышенной и пониженной агрессивности производился не вслепую, а на основе уже имевшихся представлений о ключевой роли биогенных аминов и системы их синтеза и деградации в определении уровня агрессивности. Очевидно, что и в таких случаях анализ корреляции признака в расщепляющихся поколениях может дать важную информацию. Однако этот признак хорошо изучен, и именно благодаря этому для выяснения особенностей его генетической основы достаточно плодотворными оказываются простые межлинейные сравнения и анализ поведения гибридов.
Ниже мы приведем короткую сводку результатов генетических исследований ориентировочно-исследовательского поведения, агрессивности и способности к обучению, проведенных традиционными методами, применявшимися в генетике поведения в течение всего периода ее формирования — в 60-80 годы.
Роль отдельных генов в формировании некоторых признаков поведения будет рассмотрена на примере гена альбинизма, генов, мутации по которым вызывают неврологические нарушения, а также генов, экспрессирующихся у трансгенных животных.