Биология

Ученые обнаружили, что самцы круглых червей хуже учатся на опыте и чаще рискуют жизнью, чем самки. Исследование показало, что возможность спариваться улучшает их способности к обучению, а ключевую роль в этом процессе играет рецептор npr-5, подавляющий сенсорное обучение у самцов.

Четкие различия между самками и самцами наблюдаются у многих видов животных, в основном в виде полового диморфизма. Самцы птиц имеют более яркое оперение, а самцы рыб-удильщиков значительно меньше самок и прикрепляются к их телам. Различия есть даже у простых организмов, таких как круглые черви-нематоды.

Ученые из Института Вейцмана (Израиль) показали, что самцы червей учатся на опыте хуже самок и с трудом избегают рисков для жизни. Возможность спариваться с представителями противоположного пола улучшает их способности к обучению и уходу от опасности. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Круглый червь Caenorhabditis elegans — модельный организм для изучения генетических различий между полами. Пол червя определяется исключительно генами, без влияния гормонов. Генетически их делят на два пола: самок и самцов, но самки способны производить мужские половые клетки и могут либо самооплодотворяться, либо спариваться с самцами.

До половой зрелости черви развиваются одинаково, а их небольшая нервная система полностью расшифрована. Это делает их удобной моделью для изучения различий между мозгом и нервной системой самцов и самок.

Круглые черви питаются бактериями. Одна из них, вредная для червей, крайне привлекательна по запаху. Ученые исследовали, могут ли черви научиться избегать этой бактерии.

Червей обоих полов выращивали отдельно и кормили вредоносной бактерией на тестовом этапе. Затем их переносили в среду, где они могли выбирать между токсичной бактерией и безвредной. Самки быстро научились избегать опасной бактерии, связывая ее запах с болезнью. Самцы же продолжали ее есть, несмотря на последствия для организма. Некоторые самцы в итоге научились избегать токсичной бактерии, но только после тяжелого заражения, а многие погибли.

У червей есть два типа нейронов, отвечающих за восприятие запахов: один отвечает за привлечение, а другой — за отталкивание. Ученые обнаружили, что у самок нейрон, отвечающий за отталкивание, становился активнее в ответ на последствия поедания опасной бактерии. Это обусловило их выбор безопасной пищи. У самцов такая реакция отсутствовала.

Создав самок с мужской нервной системой, ученые увидели снижение их способности к обучению. Чтобы заставить самцов избегать вредных бактерий, пришлось изменить не только их нервную, но и пищеварительную систему. Это указывает на связь между системами, возможно через подавляющие обучение нейропептиды.

Исследователи обнаружили, что у самцов, научившихся избегать опасных бактерий, снижалась экспрессия рецептора npr-5. Генно-модифицированные самцы без этого рецептора смогли обучаться. Возвращение npr-5 в сенсорные нейроны снова лишило их этой способности. Ученые пришли к выводу, что npr-5 подавляет обучение у самцов. Когда самцам позволили спариваться с самками, их способность учиться улучшилась.

«Мы знаем, что самцы червей бросают еду в поисках партнера, поэтому возможно, что их стремление к размножению преодолевает другие эволюционные давления, такие как необходимость избегать опасности. Рецептор, который мы идентифицировали, отвечает за то, что самцы будут ставить размножение выше обучения на опыте в процессе принятия решений», — предполагает доктор Мейталь Орен-Суисса (Meital Oren-Suissa), руководитель лаборатории, проводящей исследование.