科學家通過看「鬥魚」,揭開基因和神經活動同步的「夫妻相」原理
2020-12-06 中國生物技術網當拳王穆罕默德·阿里與喬·弗雷澤在拳擊臺上對擂時，幾乎沒人會想到他們腦袋裡的基因發生了什麼變化。
阿里與弗雷澤的世紀之戰，照片攝於1971年
但最近一項有關鬥魚的新研究表明，在魚打鬥的過程中，它們大腦中的基因開始以一種協調的方式開啟和關閉。我們尚不清楚這些基因在做什麼，以及它們對打鬥有什麼影響，但人類大腦也可能在發生類似的變化。
近日，發表在《PLOS Genetics》上的一項新研究，試圖解答這一長期以來的謎題。
美國伊利諾伊大學香檳分校的行為生態學家Alison Bell說：「這項研究或許很好地展示了『社交互動能夠深入影響人體』的方式。」
動物（包括人類）如何協調行為的分子基礎仍然是個謎。德克薩斯大學奧斯汀分校的進化社會神經科學家Hans Hofmann說：「無論是交配還是打架，動物都很擅長，但我們並不清楚它們是如何做到的。」
該研究通訊作者、日本北裡大學的分子生物學家Norihiro Okada首次在電視上看到暹羅鬥魚時，他意識到這些動物可以幫助解開這個謎題。
體型如金魚般大小暹羅鬥魚原產於泰國，經過培育後，它們的鰭和尾巴都變得非常大，且顏色更加亮麗奪目。水族館傾向於將這些稱為「鬥魚」的寵物分開飼養。因為它們具有領地意識，可以進行持續1小時以上的打鬥，包括攻擊、撕咬和追逐。它們甚至還會在魚式摔跤中鎖住對方下頜。
Okada和他的同事錄製了17對魚之間長達十幾個小時的打鬥視頻，然後分析了在每一次打鬥過程中發生的情況及時間。研究人員在論文中寫道：「打鬥時間越長，這些魚的行為越同步。它們的迂迴戰、攻擊和撕咬的時間比我們認為的要長。」
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研究人員還確定，魚之間的打鬥是「精心設計」的。例如，在持續約80分鐘的打鬥中，每次行動之間似乎都有「商定好」的休息時間。即每隔5到10分鐘打鬥就會升級一次，鬥魚會鎖住彼此的下頜，這種策略可以阻止對手呼吸，因此考驗誰能堅持更長的時間。然後，它們分開呼吸少頃，車輪戰繼續。
圖片來源：PLOS Genetics研究人員發現，這種協同行為也發生在分子水平上。
經過20分鐘的打鬥，有五對魚鬥敗而亡。研究人員比較了在打鬥前後魚大腦中哪些基因是開啟的。60分鐘後，他們對另外5組魚進行同樣的測試。
圖片來源：PLOS Genetics研究人員發現，在20分鐘時，一些相同的基因，即啟動其他基因的「中間早期基因」在每條魚中都是活躍的。在60分鐘時，又有數百個基因協同表達。特定基因開啟的時間特定於每對魚，這表明這對魚的相互作用正在協調一連串的變化。Hofmann說：「這些魚的同步程度非常驚人。」
Okada不知道這些基因做了什麼，也不知道它們是如何影響打鬥過程的。他認為，實力較弱的鬥魚需要評估對手的實力並在受傷前退出戰鬥，而基因可能在其中發揮作用。但Hofmann和Bell猜測這些基因對魚在日後與其他魚打鬥會產生更大的影響。
去年，有兩個研究團隊在《Cell》上報導了互動的哺乳動物之間大腦活動是同步的。其中一個團隊研究了蝙蝠在黑暗房間裡飛行並避免碰撞，另一個團隊測試了小鼠在小型競技場中的優勢。在兩項研究中，動物間互動的時間越長，它們的大腦活動就越同步。
圖片來源：Cell其中一篇論文的作者、加州大學洛杉磯分校的神經科學家Weizhe Hong說，這項新研究為此類工作「增加了新維度」，因為現在看來基因和神經活動是同步的。他們的發現無疑為未來的研究提出了許多令人興奮的問題。
Bell說，我們在魚類身上觀察到的現象也可能適用於人類。例如，上世紀80年代的一項研究顯示，長期生活在一起的夫婦，他們的面部特徵會變得越來越相似，即我們常說的「夫妻相」。
黃渤夫婦Okada說，這也可能是基因活動趨同的信號。
論文連結：
https://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1008831
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(19)30682-8?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0092867419306828%3Fshowall%3Dtrue
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