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하버드 대학교 (Harvard University)의 벤자민 데 비트 (Benjamin de Bivort)의 실험실은 groundhog day 과일 파리의 경우. De Bivort의 버전에서는 파리가 어두운 터널이나 조명을 따라 걸어야합니다. 일단 선택한 후에 - thwoop! - 진공 청소기는 시작점으로 다시 날아가서 다시 결정해야합니다 ... 그리고 다시 ... 그리고 다시 ...
개별 파리의 점수를 추적하는 금기법은 행동이 비행마다 다른 방식을 분석 할 수있게합니다. De Bivort가 처음 사용했을 때 발견 한 것은 그를 놀라게했습니다. 동물의 행동은 파리가 유 전적으로 동일하고 동일한 조건에서 상승했을 때에도 예상보다 훨씬 다양했습니다. De Bivort는“유전학을 일정하게 유지하고 환경을 대부분 일정하게 유지하면 여전히 많은 변화가 있습니다.
De Bivort와 그의 팀은 이제이 현상을 자세히 탐색하여 예상치 못한 개성을 발견하고자합니다. 그는 다른 파리 균주가 다른 수준의 변동성을 보인다는 것을 발견했습니다. 일부 균주는 잘 훈련 된 군인의 군대와 같으며 각 파리는 이웃을 반영합니다. 다른 균주는 댄서 그룹과 비슷하며 개인은 자신의 비트로 이동합니다. De Bivort는 군인과 댄서 균주를 비교함으로써 그가 이러한 차이 중 일부를 기초 할 수있는 유전자와 신경 회로를 모두 확인했다고 생각합니다.
Dresden의 독일 신경 퇴행성 질환 센터의 신경 생물학자인 Gerd Kempermann은“그들은 그 자체가 유전 적 특성 일 수 있다고 제안하고있다. "새롭고 흥미로운 비틀기입니다." 다시 말해, 자연 선택은 때때로 동일한 결과를 만드는 변형보다 행동을 혼합하는 유전자 변이를 선호 할 수 있습니다.
Quanta Magazine의 캐서린 테일러
비디오 : De Bivort의 팀은 개인 행동을 연구하기 위해 Fly-Vac이라는 장치를 개발했습니다. 챔버에 들어가면 파리는 밝은 또는 어두운 끝을 향해 걸어 가야합니다. 그런 다음 진공은 시작점으로 되돌아 가면 다시 선택을합니다.
De Bivort의 작업은 왜 자연이 왜 그렇게 많은 변동성을 생성하는지 이해하려는 더 큰 노력의 일부입니다. 모든 생물에 영향을 미치는 무작위 돌연변이의 부작용일까요? 아니면 자연 선택은 변동성을 보상하고 그것을 생성하는 돌연변이를 선호합니까? 다양한 인구가 변화하는 조건에서 살아남을 가능성이 높습니다. 계절 동안 다른 시간에 씨앗이 씨앗을 한 번에 모든 씨앗을 분산시키는 것보다 초기 서리 또는 늦은 비에 더 저항력이 있습니다.
.Urbana-Champaign 일리노이 대학의 생물 학자 인 앨리슨 벨 (Alison Bell)은“차이 자체가 개인이나 유전자형에 따라 다를 수있는 특성이 중요한 영향을 미치고 잠재적으로 매력적이지만 연구하기가 매우 어렵다”고 말했다. De Bivort가하는 것처럼 유 전적으로 동일하거나 거의 동일한 파리 라인을 비교하면“실제로이 질문을하는 데 가장 좋은 전술입니다.”
.나쁜 품종
Buff Orpington 닭은 닭 세계의 랩 독으로, 극도의 친근감으로 유명합니다. 그러나 품종은 때때로 육종가들의 실망에 많은 고통을 부화시킵니다. 버프는 혼자가 아닙니다. 이러한 종류의 변형은 농장과 실험실에서 널리 퍼져 있습니다. 과학자들은 생쥐를 번식 시키거나 연구를 위해 파리를 사육했습니다. 유사한 조건에서 자란 과일 파리조차도 행동이 다양합니다. 연구원의 최선의 노력에도 불구하고 개별 변형은 지속됩니다.
De Bivort는“대부분의 사람들에게 실험의 오류표입니다. 과학자들은 일상적으로 개인의 차이로 인한 소음을 부드럽게하기 위해 많은 수의 동물을 포함합니다.
대부분의 과학자들이 문제를 보는 경우, De Bivort는 기회를 보았습니다. 개인보다는 동물 그룹에 초점을 맞추면 잠재적으로 흥미로운 정보가 무시됩니다. 예를 들어, 평균적으로 평균적으로 빛을 향해 날아가거나 어둠을 동일한 비율로 날아 다니는 파리 그룹을 상상해보십시오. 이 동작은 개별 파리가 선호하지 않기 때문에 각 옵션을 무작위로 선택하기 때문일 수 있습니다. 또는 개별 파리는 강한 선호도를 가질 수 있으며, 전체 그룹은 50 % 가벼운 애호가와 50 %의 어두운 애호가로 구성되어 있습니다.
De Bivort의 팀은 개별 행동을 추적하도록 설계된 일련의 장치를 사용하여 이러한 가능성을 구별하기 시작했습니다. groundhog day 공식적으로 Fly VAC라고 불리는 가제트에는 32 개의 챔버가 포함되어 있습니다. 각 챔버는 단일 파리를 모니터링합니다. 자동 추적 도구는 밝거나 어두운 선호도, 결정을 내리는 데 걸리는 시간 및 비행의 전체 활동 수준과 같은 다양한 동작에 대한 데이터를 캡처합니다. 2 시간 동안 시험을 치르는 동안 각 비행은 최대 40 개의 선택을 할 수 있습니다. 실험 앙상블은 연구원에게 엄청난 양의 데이터를 제공합니다.
De Bivort의 실험실의 다른 장치에서는 Fly가 작은 Y 자형 미로를 통해 방황하여 Y의 정점에서 왼쪽 또는 오른쪽으로 걷는지 여부를 선택합니다. 카메라의 조심스러운 눈 아래에있는 미로의 트레이를 통해 연구원들은 각각의 미로를 반복해서 걸을 때 동시에 개별 파리의 점수를 연구 할 수 있습니다. Kempermann은 이러한 도구를 통해 변형은“부작용이나 문제가 아닌 생물학적 현상이된다”고 말했다.
Quanta Magazine의 캐서린 테일러
비디오 : 이 y-mazes 배열을 통해 연구자들은 많은 파리에서 동시에 개별 행동을 추적 할 수 있습니다. 파리가 미로 주위를 걸을 때 좌회전 여부를 결정해야합니다.
De Bivort의 그룹은 150 개의 다른 파리 균주에서 "손잡이"(왼쪽 또는 오른쪽으로 돌리는 선호)을 분석했습니다. 그들은 일부 균주가 날아 다니고 날아갈 때마다, 좌익, 권리 및 그 사이의 모든 것이 많이 다양하다는 것을 발견했습니다. 다른 균주는 왼쪽이나 오른쪽에 대한 경미한 선호도 만 보여주는 개인과 함께 변화가 훨씬 적었습니다. De Bivort는 한 가지 변동의 원인이 과일 파리의 DNA에 연결되어야한다고 결론지었습니다.
누락 된 성분
높은 가변성 균주를 더 균일 한 품종과 구별하는 것은 무엇입니까? 연구자들은 Teneurin-A라는 유전자를 포함하여 뇌에서 활성화 된 여러 후보 유전자를 확인했습니다. De Bivort의 실험실의 연구원 인 Julien Ayroles가 파리의 성인으로의 발달 중에 유전자를 차단했을 때 변화가 증가했습니다. 더 많은 양 손잡이를 시작한 그룹은 왼쪽과 오른쪽에 대한 다양한 선호도를 개발했습니다. 결과는 특정 돌연변이가 변동성을 창출한다는 생각을 뒷받침합니다.
아류가 유전 적 단서를 찾으면 서 실험실의 또 다른 연구원 인 Sean Buchanan은 뇌를 검사하기 시작했습니다. 그는 일련의 유전자 공학 트릭을 사용하여 특정 뉴런의 활동을 강화하거나 약화시켜 동물의 손길에 변화를 일으켰습니다. Buchanan은 중앙 복합체라고 불리는 뇌 영역에서 특정 뉴런 세트를 조작하여 변동성을 높일 수 있음을 발견했습니다. 이 지역은 감각 정보를 처리하고 움직임을 제어하는 데 필수적입니다.
또한, Teneurin-A는 뇌 의이 부분에서 발현되며 올바르게 형성되어야합니다. 이 사실은 Teneurin-A와 Central Complex의 두 가지 요소가 어떻게 든 서로 협력하여 변동을 높이기 위해 함께 작동하지만 아직 정확히 어떻게 명확하지는 않습니다.
.그러나 De Bivort에는 몇 가지 아이디어가 있습니다. 과학자들은 Teneurin-A가 뉴런이 어떻게 연결되는지 결정하는 데 도움이된다는 것을 알고 있습니다. Teneurin-A가 뉴런의 색상을 변화시키고 뉴런이 같은 색의 다른 뉴런에만 연결할 수있는 색상 코딩 체계라고 상상해보십시오. 빨간색, 노란색 및 파란색의 세 셀 세트가있는 경우 하나의 가능한 구성 만 있습니다. 그러나 Teneurin-A의 다른 버전이 6 개의 세포를 모두 빨간색으로 바꾸면 여러 가지 방법으로 연결할 수 있습니다. 이런 식으로 Teneurin-A는 유 전적으로 동일한 개인에서도 새로운 신경 배선의 가능성을 만들 수 있습니다.
초기 영향
이와 같이 인간의 개성의 본질에 대해 무엇을 드러낼 수 있습니까? 이 시점에서 명확하지 않습니다. Kempermann은“파리 뇌는 포유 동물의 뇌만큼 플라스틱이 아닙니다. "[파리 뇌]의 훨씬 더 많은 유선이 있습니다."
물론 인간에게는 사람이 자란 환경이 큰 역할을합니다. De Bivort의 팀은 그러한 변동성을 배제하기 위해 최선을 다했습니다. 그들은 파리의 생활 조건을 표준화하여 일부 동물을 고립되어 사회 생활의 차이를 근절하기 위해 고립되어 있습니다. (그들은 또한 근친간의 파리 균주를 사용하여 유전 적 차이를 최소화했습니다.)
이러한 예방 조치에도 불구하고, 유전자 나 환경의 작고 감지하기 어려운 변화가 변동에 기여할 수 있습니다. 예를 들어, 개발 초기에 기회 이벤트는 다양한 행동을 유발할 수 있습니다. 아마도 한 계란은 다른 계란보다 조금 더 많은 음식을 먹었을 것입니다. 그 작은 차이는 시간이 지남에 따라 확장 될 수 있습니다. 파리가 같은 양육을 가졌다 고 가정하면“인간 쌍둥이가 성인이 될 때까지 같은 경험을 가지고 있다고 말하는 것”과 같습니다.
Science 에 출판 된 마우스 연구 2013 년에는 초기 차이가 얼마나 심오한지를 보여줍니다. Kempermann과 Collaborators는 같은 환경에서 동일한 변형의 생쥐를 키 웠습니다. 시간이 지남에 따라 마우스는 다른 성격을 개발했습니다. 어떤 동물은 더 대담하고 다른 동물들은 더 회복했습니다. 그들은 차이점의 정확한 원인을 알지 못하지만 과학자들은 특정 물체 나 다른 마우스와의 초기 상호 작용이 긍정적 인 피드백 루프를 시작할 수 있다고 이론화합니다. 굵은 마우스는 새로운 감각에 노출되어 더욱 호기심이됩니다.
.De Bivort는 파리에서 비슷한 실험을 진행하여 풍부한 서식지에서 올리고 행동의 변화를 찾고 있습니다. 예비 결과는 감각을 자극하는 환경을 제공하는 강화가 특정 방식으로는 변동성을 증가시킬 수 있지만 다른 방식으로는 변동하지 않을 수 있음을 시사합니다.
스탬프는“나에게 질문은 개인이 다른 이유가 아니라‘왜 우리가 동일 할 것으로 기대 하는가?’라고 스탬프는 말했다. "유전자가 유전자가 중요한 유일한 것으로 생각한다면 기대할 수있는 유일한 이유는
입니다.도움 또는 방해
개인 변형을 연구하는 과학자들에게 가장 큰 개방형 질문 중 하나는 그것이 존재하는 이유입니다. 개인과 인구에게 도움이됩니까? 휴스턴의 라이스 대학교 (Rice University)의 생물학자인 줄리아 솔츠 (Julia Saltz)는“우리는 여전히 체력 결과에 대해 거의 알지 못한다”고 말했다.
일부 버전의 유전자는 단순히 품질 관리가 좋지 않아 칙칙하고 일관성이없는 제품을 펌핑 할 수 있습니다. (과학자들은 이것을 발달 불안정성이라고 말하고 일반적으로 그것을 유해하다고 생각합니다.) 대안 적으로, 아마도 일부 변동성은 더 강한 긴장을 일으킬 수 있습니다. Saltz는“당신이 더 가변적이라면, 포식자는 다음에 무엇을할지 추측 할 수 없습니다.
후자의 이론은 "베팅 헤징"이라고 불립니다. 왜냐하면 그것은 위험을 방지하기 위해 포트폴리오를 다각화하는 것과 비슷하기 때문입니다. 생물학적 베팅 헤징은 인구에게 다양한 행동을 제공하며, 그 중 일부는 수은 조건에 더 잘 대처할 수 있습니다. 예를 들어, 다양한 온도를 견딜 수있는 파리 인구는 뜨겁거나 추위 만 선호하는 온도보다 더 성공할 수 있습니다. 본질적으로 변동성을 생성하는 돌연변이는 특정 특성에 연결된 것보다 유연합니다.
De Bivort의 팀은 결국 소위 일반적인 정원 실험 으로이 아이디어를 테스트하기를 희망합니다. 그들은 온도 나 밝기의 변화와 같은 많은 변동이있는 파리 서식지를 만들고 저 변성 균주가 생존 할 가능성이 더 높는지 평가할 것입니다. De Bivort는“저는 캠프에서 어느 정도의 베팅 헤징이 많은 특성에 최적이라고 확신합니다. “아마도 특히 행동 특성.”
