医学进展
2018年07月号
医学进展

科学家揭示个性化的生物学根源

作者:马驰

美国洛克菲勒大学的Stern等人通过监测单个秀丽隐杆线虫的完整发育轨迹,发现可能存在着由神经调节因子控制的模块化时间程序。该研究结果发表在《细胞》杂志上。

动物行为具有不同的时间尺度:逃生行为可以在瞬间完成,而与性成熟和昼夜节律相关的长期行为则可持续数小时、数天或数年。这些时间尺度互相影响,因此对瞬时刺激作出反应的概率取决于环境、学习、动机和年龄的长期影响。动物在发育过程中产生的复杂行为模式,可能是多个个体都共有的,也可能是某一个体所特有的。

研究人员通过监测单个秀丽隐杆线虫的完整发育轨迹,并在高时空分辨率下量化其行为,探究了发育程序和个体变异对行为模式的贡献。这些测量结果揭示了在发育阶段和发育阶段之间存在固定的自发觅食行为的可重复轨迹。多巴胺、5-羟色胺、神经肽受体NPR-1和TGF-β肽DAF-7各自对行为轨迹具有特定的阶段性效应,暗示存在由神经调节因子控制的模块化时间程序。此外,在受控环境中长大的同基因种群中的一小部分个体具有一致的、非遗传的行为偏差,这种偏差在整个发育过程中会持续存在。一些神经调节系统会增加或减少非遗传的个性化的程度,从而在整个种群中塑造持续的行为模式。

总之,尽管拥有相同的基因,并在相似的环境中长大,一些线虫个体还是表现出个性化的行为,发育中的神经系统中特定神经调节因子的变化可能导致了行为变异。(作者:马驰)

参考文献:Cell 2017;171:1649-1662

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