Các nhà nghiên cứu của Johns Hopkins liên kết các dấu hiệu biểu sinh có thể đảo ngược với các mô hình hành vi.
Tín dụng hình ảnh: roseburn3Dstudio / Shutterstock
Các nhà khoa học Johns Hopkins báo cáo những gì được cho là bằng chứng đầu tiên cho thấy các kiểu hành vi phức tạp, có thể đảo ngược ở ong - và có lẽ là các động vật khác - được liên kết với các thẻ hóa học có thể đảo ngược trên gen.
Các nhà khoa học cho biết điều có ý nghĩa nhất về nghiên cứu mới, được mô tả trực tuyến vào ngày 16 tháng 9 trên tạp chí Khoa học thần kinh tự nhiên, là lần đầu tiên methyl hóa DNA gắn thẻ, có liên quan đến một thứ gì đó ở cấp độ hành vi của toàn bộ sinh vật. Trên hết, họ nói, hành vi trong câu hỏi và những thay đổi phân tử tương ứng của nó, có thể đảo ngược, có ý nghĩa quan trọng đối với sức khỏe con người.
Theo Andy Feinberg, MD, MPH, học giả Gilman, giáo sư y học phân tử và giám đốc Trung tâm dịch tễ học tại Viện khoa học y sinh cơ bản Hopkins, việc bổ sung methyl hóa DNA vào gen từ lâu đã được chứng minh là đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh hoạt động gen trong việc thay đổi hệ thống sinh học, như xác định số phận trong tế bào gốc hoặc tạo ra các tế bào ung thư. Tò mò về cách biểu sinh có thể đóng góp vào hành vi, ông và nhóm của mình đã nghiên cứu một mô hình hành vi động vật đã thử và đúng: ong.
Làm việc với chuyên gia về ong Gro Amdam, Tiến sĩ, phó giáo sư khoa học đời sống tại Đại học bang Arizona và Đại học Khoa học Đời sống Na Uy, nhóm nghiên cứu biểu sinh của Feinberg đã tìm thấy sự khác biệt đáng kể trong mô hình methyl hóa DNA ở những con ong có trình tự di truyền giống hệt nhau nhưng khác nhau về hành vi mẫu, mô hình, kiểu; khuôn mẫu.
Sử dụng một phương pháp cho phép các nhà nghiên cứu phân tích toàn bộ bộ gen cùng một lúc, được đặt tên là CHARM (mảng thông lượng cao toàn diện để methyl hóa tương đối), nhóm nghiên cứu đã phân tích vị trí của methyl hóa DNA trong não của ong thợ của hai ngành nghề khác nhau. ong thợ là nữ và, trong một tổ ong nhất định, tất cả đều là chị em giống nhau về mặt di truyền. Tuy nhiên, tất cả họ đều làm điều tương tự; một số y tá và một số thức ăn thô xanh.
Các y tá thường trẻ hơn và vẫn ở trong tổ ong để chăm sóc nữ hoàng và ấu trùng của cô. Khi các y tá trưởng thành, họ trở thành những kẻ săn mồi rời tổ ong để thu thập phấn hoa và các nguồn cung cấp khác cho tổ ong. Bản thân Gen Genes weren sẽ nói với chúng tôi điều gì chịu trách nhiệm cho hai loại hành vi này, ông Feinberg nói. Tuy nhiên, nhưng biểu sinh - và cách nó kiểm soát gen - có thể.
Feinberg và Amdam bắt đầu thử nghiệm với những tổ ong mới được sinh ra bởi những con ong cùng tuổi. Điều đó loại bỏ khả năng rằng bất kỳ sự khác biệt nào họ có thể tìm thấy có thể được quy cho sự khác biệt về tuổi tác. Khi còn trẻ, những con ong phù hợp với lứa tuổi bước vào một tổ ong mới, chúng sẽ tiết lộ nhiệm vụ của mình để tỷ lệ phù hợp trở thành y tá và thợ rèn, ông giải thích Amdam. Đó là hai quần thể đã được kiểm tra sau khi đặc tính hóa và đánh dấu từng con ong với thể loại chuyên nghiệp, Hồi hoặc hành vi, của nó.
Phân tích các kiểu methyl hóa DNA trong não của 21 y tá và 21 forager, nhóm nghiên cứu đã tìm thấy 155 vùng DNA có các mẫu thẻ khác nhau trong hai loại ong. Các gen liên quan đến sự khác biệt methyl hóa chủ yếu là các gen điều hòa được biết là ảnh hưởng đến tình trạng của các gen khác. Các chuỗi Gene không có các thẻ này giống như các con đường không có đèn dừng - chặn lưới, Feinberg nói.
Một khi họ biết sự khác biệt tồn tại, họ có thể thực hiện bước tiếp theo để xác định xem chúng có phải là vĩnh viễn không. Amdam Khi có quá ít y tá, những người thợ rèn có thể bước vào và thay thế vị trí của họ, trở lại với các hoạt động trước đây của họ, ông Amdam nói. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng chiến lược này để xem liệu những con ong tìm kiếm có duy trì các thẻ di truyền của chúng hay không khi bị buộc phải bắt đầu hành động như các y tá một lần nữa. Vì vậy, họ đã loại bỏ tất cả các y tá khỏi tổ ong của họ và chờ đợi vài tuần để tổ ong khôi phục lại sự cân bằng.
Điều đó đã được thực hiện, nhóm nghiên cứu một lần nữa tìm kiếm sự khác biệt trong các mẫu methyl hóa DNA, lần này là giữa những kẻ săn mồi vẫn còn là những kẻ giả mạo và những người đã trở thành y tá. Một trăm bảy khu vực DNA cho thấy các thẻ khác nhau giữa các tiên nhân và các y tá được hoàn nguyên, cho thấy rằng các dấu hiệu biểu sinh không phải là vĩnh viễn mà có thể đảo ngược và kết nối với hành vi của ong ong và sự thật của cuộc sống trong tổ ong.
Thật đáng ngạc nhiên, Feinberg lưu ý, hơn một nửa trong số các khu vực đó đã được xác định trong số 155 khu vực thay đổi khi các y tá trưởng thành thành tiên nhân. Amdam cho biết 57 khu vực này là trung tâm của các hành vi khác nhau được thể hiện bởi các y tá và thợ rèn, Amdam nói. Đây là một trong những hình ảnh miêu tả hai hình ảnh khác nhau tùy theo góc nhìn của bạn, cô nói. Bộ gen của ong chứa hình ảnh của cả y tá và thợ rèn. Các thẻ trên DNA cung cấp cho não bộ tọa độ của nó để nó biết loại hành vi nào được chiếu.
Các nhà nghiên cứu cho biết họ hy vọng kết quả của họ có thể bắt đầu làm sáng tỏ các vấn đề hành vi phức tạp ở người, như học tập, trí nhớ, phản ứng căng thẳng và rối loạn tâm trạng, tất cả đều liên quan đến sự tương tác giữa các thành phần di truyền và biểu sinh tương tự như trong nghiên cứu. Một người có trình tự di truyền cơ bản được tác động bởi các thẻ biểu sinh, có thể bị ảnh hưởng bởi các tín hiệu bên ngoài để thay đổi theo cách tạo ra các mô hình hành vi ổn định - nhưng có thể đảo ngược -.
Qua Johns Hopkins Y học