Учёные впервые перенесли поведение между видами мух с помощью манипуляций с одним геном

Самцы Drosophila subobscura отрыгивают пищу и преподносят её в качестве подарка самкам во время ухаживания. Автор: Tanaka et al., 2025

Японские исследователи генетически перенесли уникальное брачное поведение от одного вида плодовых мух к другому. Активировав всего один ген в инсулин-продуцирующих нейронах, команда успешно заставила вид Drosophila melanogaster демонстрировать ритуал дарения подарков, который ранее для него не был характерен.

Исследование, опубликованное в журнале Science, представляет первый пример манипуляции с одним геном для создания новых нейронных связей и переноса поведения между видами.

В природе большинство самцов плодовых мух ухаживают за самками, быстро вибрируя крыльями, создавая звуковые паттерны или «брачные песни». Однако Drosophila subobscura выработала совершенно иную стратегию: самцы отрыгивают пищу и преподносят её самкам в качестве подарка. Такое поведение отсутствует у близкородственных видов, таких как D. melanogaster.

Эти два вида разделились около 30–35 миллионов лет назад. Оба имеют ген под названием «fruitless» или «fru», который контролирует брачное поведение самцов, но используют разные стратегии — один вид поёт, а другой дарит подарки.

Учёные обнаружили причину этого различия: у «дарящих» мух (D. subobscura) инсулин-продуцирующие нейроны связаны с центром управления брачным поведением в мозге, тогда как у «поющих» мух (D. melanogaster) эти клетки остаются несвязанными.

Исследователи идентифицировали 16–18 инсулин-продуцирующих нейронов в Drosophila subobscura, которые экспрессируют мужской специфический белок FruM. Когда они активировали экспрессию FruM в инсулин-продуцирующих нейронах D. melanogaster, эти клетки сформировали новые нейронные связи и успешно перенесли поведение дарения подарков на этот вид впервые. Автор: Tanaka et al., 2025

«Когда мы активировали ген fru в инсулин-продуцирующих нейронах «поющих» мух для производства белков FruM, клетки вырастили длинные нейронные проекции и соединились с центром брачного поведения в мозге, создав новые нейронные цепи, которые впервые вызвали поведение дарения подарков у D. melanogaster», — объясняет доктор Рёя Танака, соавтор исследования и преподаватель Высшей школы науки Университета Нагои.

Учёные успешно перенесли поведение дарения подарков от Drosophila subobscura к самцам D. melanogaster. Они генетически модифицировали инсулин-продуцирующие нейроны D. melanogaster для производства белков FruM, что заставило эти клетки формировать длинные нейронные проекции и соединяться с центром брачного поведения в мозге. Автор: Tanaka et al., 2025

Исследователи вставили ДНК в эмбрионы D. subobscura, чтобы создать мух с термоактивируемыми белками в определённых клетках мозга. Используя тепло, они активировали группы этих клеток и сравнили мозг мух, которые отрыгивали пищу, и тех, которые этого не делали. Они идентифицировали 16–18 инсулин-продуцирующих нейронов, производящих мужской специфический белок FruM, сгруппированных в части мозга, называемой pars intercerebralis.

«Наши результаты показывают, что эволюция нового поведения не обязательно требует появления новых нейронов; вместо этого небольшие генетические изменения в нескольких существующих нейронах могут привести к поведенческому разнообразию и, в конечном итоге, способствовать дифференциации видов», — отмечает доктор Юсукэ Хара, соавтор исследования из Национального института информационных и коммуникационных технологий (NICT).

«Мы показали, как можно проследить сложное поведение, такое как дарение подарков, до его генетических корней, чтобы понять, как эволюция создаёт совершенно новые стратегии, помогающие видам выживать и размножаться», — сказал старший автор исследования доктор Дайсукэ Ямамото из NICT.

Больше информации: Ryoya Tanaka et al, Cross-species implementation of an innate courtship behavior by manipulation of the sex-determinant gene, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adp5831. www.science.org/doi/10.1126/science.adp5831

Источник: Университет Нагои