Molekularna osnova socijalnog života – kako društveni odnosi oblikuju genom

Život na Zemlji je prošao kroz tranzicije tokom istorije, od evolucije jednoćelijskih, ka višećelijskim organizmima koji su se kasnije grupisali u društva. 

U poslednje vreme se javlja sve veće interesovanje za razumevanjem socijalnog života i u skladu sa tim se razvila nova naučna disciplina – sociogenomika. Cilj sociogenomike je postizanje sveobuhvatnog razumevanja društvenog života na molekularnom nivou. Koji su to geni koji regulišu aspekte razvoja, fiziologiju i ponašanja, koja utiču na društvenost i kako je na njih uticala evolucija?

Sociogenomika je integrativna disciplina

Izvor: https://sci-hub.se/https://www.nature.com/articles/nrg1575

 

Biološka osnova socijalnog života

Socijalni život ima biološku osnovu i pod uticajem je evolucionih procesa, argumentovao je Edvard O. Vilson u „Sociobiologiji”. Konceptualni temelj sociobologije je Darvinova teorija, a osnova leži u Vilsonovoj identifikaciji sličnih obrazaca društvene organizacije i njegovoj tvrdnji da se ove sličnosti pripisuju društvenoj evoluciji. Razumevanje molekularne osnove društvenosti podrazumeva pre svega identifikaciju gena koji utiču na socijalno ponašanje. 

Prepoznavanje partnera

Aktivacija određenih gena igra važnu ulogu u posredovanju prepoznavanja partnera. Mužjaci ptica privlače ženke pesmom i udvaraju im se. Teritorijalne vrste takođe koriste pesme, kako bi prepoznali potencijalne uljeze. Ove sposobnosti imaju značajan uticaj na uspeh parenja i obezbeđuju veći reproduktivni uspeh.

Produkcija pesme je i urođena, ali može biti i stečena komponenta. Naučnici su identifikovali regione mozga koji pokazuju izraženi polni dimorfizam, a uključeni su u komunikaciju pesmom. Sličnost između ljudskog govora i ptičje pesme je odavno zabeležena, gde je posebno intrigantan gen koji je eksprimiran u regionima mozga koji su specijalizovani za percepciju pesme – gen FOXP2 (forkhead box P2). Ortolog ovog gena je umešan u regulaciju ljudskog govora, što potvrđuju genetičke i evolucione analize sprovedene na nekim drugim primatima. Samim tim, ptičja pesma pruža odličan sistem za proučavanje društveno posredovane plastičnosti u mozgu odrasle osobe, čime takođe možemo pronaći  nove mehanizme i gene odgovorne za učenje i pamćenje.

Vokalna komunikacija ptica i prepoznavanje partnera

Izvor: https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3000555

Briga o potomstvu

Podrazumeva se da je odnos roditelj-potomak primer intenzivnog društvenog odnosa. Za mnoge vrste, uključujući i ljude, potomstvo zahteva produženu roditeljsku brigu radi preživljavanja, što dovodi do složenog ponašanja i interakcije između roditelja i potomaka. Briga o potomstvu pokazuje kako društvene interakcije mogu uticati na ponašanje preko epigenetičkih efekata.

Majke pacova (Rattus norvegicus) se upadljivo razlikuju po tome kako brinu o svom potomstvu. Majke koje neguju svoje potomke obezbeđuju im dva atributa: bolju toleranciju na stres i dobre majčinske veštine, kada i same budu dovoljno zrele za to. Česti kontakti ovog tipa pospešuju ekspresiju gena koji kodiraju glukokortikoidni receptor u hipokampusu, što posredno omogućava ovim životinjama da bolje regulišu svoj odgovor na hormone stresa. Potomci koji su dobijali manje pažnje i nege, odrastaju sa manje glukokortikoidnih receptora u hipokampusu, veće je lučenje hormona stresa, povećan strah i manje je izražena briga o potomstvu. Dokazano je da efekti visokog nivoa nege majke dovode do acetilacije i demetilacije DNK u promotoru gena za glukokortikoidni receptor. Epigenetičko nasleđivanje ponašajnih osobina može imati i adaptivni značaj – omogućava majkama pacova da „proizvode” potomstvo sa odgovarajućim temperamentom, što im omogućava bolje preživljavanje uslova sredine.

Pacovi vode brigu o potomstvu

Izvor: https://petkeen.com/how-many-babies-do-rats-have/

Hijerarhija dominantnosti

Sve aktivnosti koje socijalne životinje sprovode su u uskoj vezi sa ostalim članovima zajednice i one su u konstantnoj interakciji. Hijerarhiju dominantnosti oblikuju upravo ove interakcije. Hijerarhija upravlja pristupu resursima i utvrđuje ko se razmnožava i koliko često. Društveni status ima izuzetno značajan uticaj na fiziologiju članova društva. Kod kičmenjaka se ovo manifestuje prvenstveno cirkulišućim hormonima stresa (npr. kortizol) i njihovim uticajem na imunski i nervni sistem. 

Haplochromis burtoni ima dva oblika mužjaka. Dominantni su agresivno teritorijalni, jarkih boja, imaju visok nivo testosterona i karakteriše ih visok reproduktivni uspeh. Podređenim mužjacima nedostaju svi ovi atributi. Naučnici su zaključili da dominantni mužjaci imaju veće neurone hipotalamusa, koji sadrže neuropeptid – gonadotropin oslobađajući hormon (GnRH). GnRH  je odgovoran za ključnu funkciju hipotalamo-hipofizne ose, koja kontroliše fiziološke i bihevioralne aspekte reproduktivnog sazrevanja kičmenjaka. 

Različite forme mužjaka Haplochromis burtoni

Izvor: https://www.mpg.de/15142098/dominance-fish-groups

Genom je veoma osetljiv na uticaje spoljašnje sredine i „društvena” regulacija ekspresije gena ima izuzetno snažan uticaj na ponašanje! Zaključili smo da je fleksibilnost ono što zasigurno karakterište ponašanje jedne jedinke.

Izvori:

• Robinson, G., Grozinger, C. & Whitfield, C. Sociogenomics: social life in molecular terms. Nat Rev Genet 6, 257–270 (2005). https://doi.org/10.1038/nrg1575