Селекційно-генетичний метод в аналізі поведінки дрозофіли.

Роботи зі створення ліній дрозофіли, що різняться за поведінкою, методами селекції найбільш інтенсивно проводилися в 50-60-і роки. У їхній основі лежали ідеї й підходи генетики кількісних ознак. Питання про ідентифікацію окремих генів, що контролюють ту або іншу поведінкову ознаку, не ставилося. Це було основним недоліком даного комплексу робіт і визначало необхідність розробки мутаційного аналізу ознак поведінки, оскільки саме мутації дають у руки точний інструмент для аналізу нервової системи.

Проте, селекційно-генетичні роботи становлять значну частку досліджень і вносять свій внесок у вивчення генетики поведінки дрозофіли.

Одне з перших систематичних селекційно-генетичних досліджень — багаторічна робота Дж. Хірша зі співробітниками на створених ним лініях D. melanogaster, якірізняться за геотаксисом. Мух оцінювали в спеціальному приладі — класифікаційному лабіринті, що має один вхід і до 15 виходів. Прилад орієнтується вертикально, і враховується швидкість просування по ньому окремих особин. До 1969 року лінії пройшли понад 150 поколінь добору. У кожній лінії більше 90% особин проявляли в остаточному підсумку селектовану ознаку — позитивний або негативний геотаксис.

Зворотний добір призводив до швидкої ліквідації досягнутих попередньою селекцією результатів. Гібриди від схрещування контрастних ліній проявляли неповне домінування позитивної реакції над негативною.

Для вичленовування ролі окремих пар хромосом у контролюванні міжлінійних відмінностей Дж. Хірш зі співробітниками використали принцип, що полягає в одержанні серії комбінованих ізогенних ліній. Такі лінії поєднують у собі в заданих комбінаціях хромосоми вихідних аналізованих ліній. Одержують їх за допомогою ліній-тестерів, які несуть у великих хромосомах інверсії, домінантні й рецесивні маркери.

У результаті аналізу вдалося з'ясувати: гени, що контролюють відмінності з геотаксису, розподілені по всіх великих хромосомах селектованих ліній, однак у хромосомі 3 є більше генів з позитивним ефектом, а в Х-хромосомі — з негативним.

Серйозні дослідження гео- і фототаксису на ящикових популяціях D. pseudoobscurа були проведені в лабораторії Ф. Г. Добжанского. Вихідні популяції були закладені з ліній, що містять інверсії СН і AR у третій хромосомі. Поведінку особин оцінювали по за допомогою модифікованого лабіринту Хірша. Добір у всіх випадках виявився ефективним і привів до чітких відмінностей уже за перші 20-30 поколінь. Селекція за ознаками поведінки призвела до міжпопуляційних відмінностей за метричними показниками: довжині крил і лапок, розміру очей, додатковому жилкуванню. Оцінка внеску окремих пар хромосом у міжпопуляційні відмінності за фототаксисом після 100 поколінь добору показала провідну роль третьої хромосоми, меншу роль другої хромосоми й порівняно невеликий внесок Х-хромосоми й четвертої хромосоми.

Успіх селекції на фототаксис був досягнутий також у роботах на D. melanogaster і D. virilis.

Швидкі результати при доборі ліній D. melanogaster на відмінності за руховою активністю одержала О.М. Лучникова (1964). За допомогою вдосконаленого нею методу створення комбінованих изогенних ліній була показана провідна роль генів хромосоми 3 у контролюванні міжлінійних відмінностей за руховою активністю.

На низці видів дрозофіли — D. melanogaster, D. simulans, D. pseudoobsсura отримані лінії, що різняться за статевою активністю самців. Гібридологічний аналіз у всіх випадках показав домінування високого рівня активності над низьким і полігенний характер міжлінійних відмінностей.

Л.3. Кайданов зі співробітниками встановили, що відмінності між низькоактивною лінією «НА» і отриманою з неї шляхом зворотного добору високоактивною лінією «ВА» D. melanogaster контролюються переважно генами другої пари хромосом, а також статевими хромосомами. Далі виявилося, що в хромосомах 2 лінії «НА», на відміну від лінії «ВА», у дуже високій концентрації підтримуються мутації, що знижують життєздатність. І це незважаючи на тривалий добір даних ліній — понад сто поколінь, супроводжуваний тісним інбридингом. Виявлена висока частота спонтанного виникнення мутацій, що знижують життєздатність, в обмеженім числі локусів у прицентромірнім районі хромосоми 2 лінії «НА». Але ці мутації лише створюють тло, на якім проявляється специфічна дія інших мутацій, що контролюють статеву активність самців і локалізованих у Х-й Y-хромосомах.

Гео- і фототаксис, рухова й статева активність є поведінковими ознаками дрозофіли, які найбільш інтенсивно досліджувалися за допомогою селекційно-генетичного методу. Інші приклади аналізу поведінки дрозофіли за допомогою цього методу висвітлені в обзорах Л. Эрман і П. Парсонса, Л.3. Кайданова, О. М. Лучникової.

 

 

Питання для повторення й обговорення.

1. Як у генетиці поведінки йшло вивчення поведінкових мутацій дрозофіли?

2. Які підходи запропонував Сеймур Бензер для спрямованого отримання в достатніх кількостях потрібних поведінкових мутацій дрозофіли?

3. Яку роль відіграє в наукових дослідженнях генетична колекція мутацій дрозофіли за обраними поведінковим і нейрологічними ознаками?

4. Доведіть, що зорові мутації дрозофіли впливають на поведінкові реакції.

5. Наведіть приклади зорових мутацій у дрозофіли.

6. Наведіть приклади мутацій рухової системи у дрозофіли.

7. Як впливають на поведінку температурочутливі мутації дрозофіли?

8. Опишіть мутації, що порушують циркадні ритми у дрозофіли.

9. Наведіть приклади мутацій, що змінюють статеву поведінку дрозофіли.

10. Які групи генетичних змін, що обумовлюють аномалії процесу залицяння і статевої поведінки в цілому, ви знаєте?

11. Як у генетиці поведінки використовують мозаїків для виявлення структур, порушених поведінковими мутаціями?

12. Яку роль відіграє селекційно-генетичний метод в аналізі поведінки дрозофіли?