Статья: Гены управляют поведением, а поведение — генами. Поведение и гены реферат

Поведение и гены, реферат — allRefers.ru

Поведение и гены - раздел Образование, Концепции современного естествознания

Все темы данного раздела:

Характерные черты науки О таком многофункциональном явлении как наука можно сказать, что это: 1) отрасль культуры; 2) способ познания

Отличие науки от других отраслей культуры Наука отличается от МИФОЛОГИИ тем, что стремится не к объяснению мира в целом, а к формулированию законов ра

Наука и религия Остановимся более подробно на соотношении науки и религии, тем более, что существуют различные точки зрени

Наука и философия Важно правильно понимать и взаимоотношения науки с философией, поскольку неоднократно, в том числе и в неда

Становление науки Наука в ее современном понимании является принципиально новым фактором в истории человечества, возникшим

Что такое естествознание? Выяснив основные особенности современной науки, можно дать определение естествознанию. Это раздел науки, о

Эволюция и место науки в системе культуры Взаимоотношения науки с другими отраслями культуры не были безоблачными. Имела место довольно жесткая, пор

Естественнонаучная и гуманитарная культура Человек обладает знанием об окружающей его природе (Вселенной), о самом себе и собственных произведениях. Э

Противоречия современной науки Миг наибольшего торжества науки, свидетельствовавший о ее мощи, был в то же время началом ее кризиса, потому

Значение науки в эпоху НТР НТР (научно-техническая революция) характеризуется, во-первых, срастанием науки с техникой в единую систему

Уровни естественнонаучного познания Изучение естествознания нужно не только для того, чтобы мы как культурные люди знали и разбирались в его ре

Соотношение эмпирического и теоретического уровней исследования Эмпирический и теоретический уровни знания различаются по предмету (во втором случае он может иметь свойст

Методы научного познания Структура научного исследования, описанная выше, представляет собой в широком смысле способ научного позн

Применение математических методов в естествознании После триумфа классической механики Ньютона химия в лице Лавуазье, положившего начало систематическому пр

Внутренняя логика и динамика развития естествознания Развитие науки определяется внешними и внутренними факторами. К первым относится влияние государства, эко

Естественнонаучная картина мира «Первый шаг — создание из обыденной жизни картины мира — дело чистой науки», — писал выдающийся физик XX в.

Происхождение Вселенной Во все времена люди хотели знать, откуда и каким образом произошел мир. Когда в культуре господствовали миф

Модель расширяющейся Вселенной Наиболее общепринятой в космологии является модель однородной изотропной нестационарной горячей расширя

Эволюция и строение галактик Поэт спрашивал: «Послушайте! Ведь, если звезды зажигают — значит — это кому-нибудь нужно?». Мы знаем, что зве

Астрономия и космонавтика Звезды изучает астрономия (от греч. «астрон» — звезда и «номос» — закон) — наука о строении и развитии косм

Строение и эволюция звезд Существуют две основные концепции происхождения небесных тел. Первая основывается на небулярной модели об

Солнечная система и ее происхождение Солнце — плазменный шар (плотность — 1,4 г/см3), хорошо нагретый (температура поверхности 6000°). Имеет ко

Строение и эволюция Земли Радиус Земли 6,3 тыс. км. Масса 621 тонн. Плотность 5,5 г/см3. Скорость вращения вокруг Солнца 30 км/сек.

Физика и редукционизм В этой теме мы дадим как бы моментальную фотографию современного строения мира. Поможет нам одна из наиболе

Физика и наглядность Два обстоятельства мешают понять современную физику. Во-первых, применение сложнейшего математического ап

Теория относительности Еще в классической механике был известен принцип относительности Галилея: «Если законы механики справедли

Квантовая механика Квантовая механика — это физическая теория, устанавливающая способ описания и законы движения на микроуро

Вглубь материи В химии элементом назвали субстанцию, которая не могла быть разложена или расщеплена какими угодно средств

Физические взаимодействия Известны четыре основных физических взаимодействия, которые определяют структуру нашего мира: сильные, сл

Понятие сложной системы Теория относительности, изучающая универсальные физические закономерности, относящиеся ко всей Вселенной

Понятие обратной связи Если мы ударим по бильярдному шару, то он полетит в том направлении, в котором мы его направили, и с той скоро

Понятие целесообразности Активное поведение системы может быть случайным или целесообразным, если «действие или поведение допускае

Кибернетика Кибернетика(от греч. kybernetike - искусство управления) — это наука об управлении сложными системами с

ЭВМ и персональные компьютеры Точно так же, как разнообразные машины и механизмы облегчают физический труд людей, ЭВМ и персональные комп

Модели мира Благодаря кибернетике и созданию ЭВМ одним из основных способов познания, наравне с наблюдением и эксперим

Сложные системы в химии На химию в XX веке возлагалось много надежд, вплоть до провозглашения в СССР лозунга: «Коммунизм — это совет

Неравновесные системы В химии были также открыты колебательные реакции, получившие название «химических часов». «Ведь, что, в сам

Эволюция и ее особенности Понятие хаоса в противоположность понятию космоса было известно древним грекам. Пригожий и Стенгерс назыв

От термодинамики закрытых систем к синергетике Классическая термодинамика XIX века изучала механическое действие теплоты, причем предметом ее исследовани

Гипотеза рождения материи Новая наука, которая сначала называлась термодинамикой открытых систем, а затем получила название синерге

Происхождение и эволюция жизни Отличие живого от неживого. Концепция возникновения жизни. Вещественная основа жизни. Земля в период возн

Отличие живого от неживого Итак, что такое живое и чем оно отличается от неживого. Есть несколько фундаментальных отличий в вещественн

Концепции возникновения жизни Существует пять концепций возникновения жизни: 1) креационизм — божественное сотворение живого; 2) концепци

Вещественная основа жизни XX век привел к созданию первых научных моделей происхождения жизни. В 1924 году в книге Александра Ивановича

Земля в период возникновения жизни Наша планета — «золотая середина» в Солнечной системе, которая наиболее подходит для зарождения жизни. Воз

Начало жизни на Земле Начало жизни на Земле — появление нуклеиновых кислот, способных к воспроизводству белков. Переход от сложн

Эволюция форм жизни. Клетки без ядра, но имеющие нити ДНК, напоминают нынешние бактерии и сине-зеленые водоросли. Возраст таких с

Значение клетки Переходя от проблемы происхождения жизни к проблеме строения живого, отметим, что научное значение в этой о

Воспроизводство жизни Три самых важных составляющих процесса развития организма: 1) оплодотворение(слияние половых

Генетика. Генетика прошла в своем развитии семь этапов. 1. Грегор Мендель (1822-1884) открыл законы наследственности.

Отличия растений от животных Как считает большинство биологов, примерно 1 млрд. лет назад произошло разделение живых существ на два царс

Учение Вернадского о биосфере Существуют два основных определения понятия «биосфера», одно из которых известно со времени появления в на

Эмпирические обобщения Вернадского 1. Первым выводом из учения о биосфере является принцип целостностибиосферы. «Можно говорить о все

Экология В буквальном смысле слово «экология» означает науку о «доме» (от греч. «ойкос» — жилище, местообитание).

Закономерности развития экосистем Одним из основных достижений экологии стало обнаружение того обстоятельства, что развиваются не только ор

Синтетическая теория эволюции Применительно к живой природе эволюция принимается как образование более сложных видов из простых. Как оно

Концепция коэволюции Критика дарвинизма велась со дня его возникновения. Одним не нравилось, что изменения, по Дарвину, могут идт

Человек как предмет естественнонаучного познания Когда мы говорили о различии естественнонаучного и гуманитарного знания, то определили, что естествознани

Проблема появления человека на Земле Как и в вопросе происхождения Вселенной и жизни, существует представление о божественном творении человек

Сходства и отличия человека от животных Прежде чем говорить о времени появления человека мы должны выяснить вопрос об отличии человека от животных

Антропология В широком смысле «антропология» — наука о человеке (от греч. «антропос» — человек). Но так как человека изуч

Эволюция культуры Помимо эволюции человека как биологического вида, можно говорить об эволюции культуры. Здесь была предложе

Раздражимость и нервная система Всеобщим свойством живых тел, определяющим их активную реакцию на воздействие окружающей среды, является

Типы поведения На стадии раздражимости мы имеем дело с реагированием организма на воздействие внешней среды самым просты

Рефлексы и бихевиоризм. Простейшей реакцией нервной системы является рефлекс. Он представляет собой быструю, автоматическую, стер

Инстинкт и научение В начале 30-х годов XX века усилиями австрийского зоолога К. Лоренца (1903-1989) и других ученых были заложены осно

Формы сообществ Животные живут поодиночке и сообща. Социальное поведение не случайность, а эволюционный механизм, возникно

Вклад социобиологии в изучение человека «Социобиология изучает биологические основы всех форм общественного поведения, включая человека», — писа

Этология и человек Этология еще до социобиологии показала, что в человеке много свойственного животным. Агрессивность челове

Этнология Поскольку многие различия между людьми — национальные, расовые, половые — являются естественными, постоль

Социальная экология Экология, о которой речь шла выше, может рассматриваться как модель взаимодействия человека с окружающей с

Ноосфера Существуют два понимания ноосферы: 1) сфера господства разума (Фихте как провозвестник ноосферы в этом смыс

Изучение мозга человека Некоторые из современных наук имеют вполне законченный вид, другие интенсивно развиваются или только стан

Психоанализ Фрейда Все направления изучения психики человека, которые занимаются выявлениями роли бессознательного, настоль

Аналитическая психология Юнга Фрейд шел от детства индивида, его ученик К. Юнг, назвавший свое направление аналитической психологией, — о

Сознание и бессознательное Юнг вывел из психики культуру. Его ученик Э. Фромм (1900-1980) развернул психоанализ в социальном направлении. Ра

Парапсихология Юнг пишет о четырех средствах, благодаря которым сознание получает свою ориентацию в опыте. «Ощущение (т. е.

Особенности психологии мужчин и женщин Одна из основательниц современной женской психологии К. Хорни (1885-1952) считает, что психоанализ односторонен

Расширяющееся сознание и углубляющаяся нравственность Классическая и холотропная модели сознания. Естественнонаучное обоснование нравственности  

Естественнонаучное обоснование нравственности В число отличий человека от животных помимо прямохождения, развития руки, изготовления орудий, труда, разум

Общие закономерности современного естествознания В этой теме сделаем некоторые выводы из анализа развития науки, представим современную естественнонаучную

Современная естественнонаучная картина мира Можно выделить следующие открытия в естествознании, которые привели к научным революциям в XX веке. Аст

Трудности и парадоксы в развитии науки Фундаментальной основой структуры познания в наиболее развитых отраслях естествознания является анализ п

Наука как эволюционный процесс Наука не только изучает развитие мира, но и сама является процессом, фактором и результатом эволюции. Если м

Высказывания выдающихся ученых «Самым поразительным по новизне и по своим неслыханным практическим последствиям в области техники являет

Вопросы к семинарам Часть А I. Прокомментируйте следующие высказывания: 1. «Наиболее интересными являются те факты

Темы для докладов на семинарах и контрольных работ 1. Что такое наука? Ее основные черты и отличия от других отраслей культуры. 2. Что такое естествознание

Вопросы к зачету и экзамену 1. Основные особенности научно-технической революции. 2. Характерные черты науки и ее отличие от других

Словарь терминов АВТОКАТАЛИЗ – химические реакции, в которых для синтеза определенного вещества требуется присутствие это

Персоналии Амбарцумян Виктор Амазаспович (род. в 1908 г.), советский физик и астрофизик. Андерсон Карл Дэйвид (род. в 19

Грушевицкая Т. Г., Садохин А. П. Г90 Концепции современного естествознания: Учеб. пособие-М.:Высш. шк., 1998.-383 с.   ISBN 5-06-003474 -7 &nbs

ПРОБЛЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАУКИ На протяжении всей своей истории люди выработали несколько способов познания и освоения окружающего их

СООТНОШЕНИЕ НАУКИ, ФИЛОСОФИИ И РЕЛИГИИ История знает примеры преобладания одних сфер культуры в ущерб другим. Прежде всего это касается взаимо

СТРУКТУРА НАУКИ И ЕЕ ФУНКЦИИ Философское понятие объективного бытия включает в себя природу, общество и человека. Соответственно эти

КРИТЕРИИ НАУЧНОСТИ ЗНАНИЯ Одним из основных критериев научности является системность знания. Система в отличие от простой суммы ч

ТЕОРИЯ КАК ФОРМА НАУЧНОГО ЗНАНИЯ. ТЕОРИЯ И НАУЧНЫЕ ПРОГРАММЫ Теория выступает как наиболее сложная и развитая форма научного знания. Генетически ей предшествуют дру

СТРУКТУРА НАУЧНОЙ ТЕОРИИ Приступая к описанию структуры научной теории, необходимо отметить, что его можно давать как с содержате

ГНОСЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ НАУКИ Под гносеологическими предпосылками понимаются те упрощения, огрубления, идеализации отображаемой дей

НАУЧНЫЕ ПОНЯТИЯ И СПОСОБ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ Понятие - это отражение предметов и явлений со стороны их существенных свойств и отношений, форм

Темы докладов и рефератов 1. Принцип верификации научных теорий и проблема истинности. 2. Фальсифицируемость как критерий научно

МЕТОДЫ НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ Каждая наука использует различные методы, которые зависят от характера решаемых в ней задач. Однако свое

ЗАКОНЫ НАУКИ Целью научного познания является установление законов науки, адекватно отражающих действительность. Пр

РАЗВИТИЕ НАУЧНОГО ЗНАНИЯ Общий ход развития науки (и особенно естествознания, которое и будет нас интересовать в дальнейшем) вклю

СПЕЦИФИКА НАУЧНЫХ РЕВОЛЮЦИЙ Научная революция - это специфическое явление, возникающее только в определенные периоды развития науки

ПРОБЛЕМА НАЧАЛА НАУКИ Наши представления о сущности науки не будут полными, если мы не рассмотрим вопрос о причинах, ее породив

НАУЧНЫЕ ЗНАНИЯ НА ДРЕВНЕМ ВОСТОКЕ Если мы рассмотрим науку по критерию (1), то увидим, что традиционные цивилизации (египетская, шумерская),

НАЧАЛО НАУКИ. АНТИЧНАЯ НАУКА Итак, мы приходим к выводу, что появление собственно науки происходит в Древней Греции в VII - VI вв. до н.э. И

ПЕРВЫЕ НАУЧНЫЕ ПРОГРАММЫ АНТИЧНОСТИ Итак, мы с полным основанием можем говорить о появлении науки именно в Древней Греции. Проходило это в фо

Темы докладов и рефератов 1. Знания о природе и человеке в античном мире (физические, химические и биологические знания). 2. Появле

ФОРМИРОВАНИЕ ОСНОВ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ В ЭПОХУ СРЕДНЕВЕКОВЬЯ И ВОЗРОЖДЕНИЯ В отличие от античности, средневековая наука не предложила новых фундаментальных программ, но в то же вр

ОСНОВНЫЕ ЧЕРТЫ СРЕДНЕВЕКОВОГО МИРОВОЗЗРЕНИЯ Средневековое мышление воспринимало мир в виде рационально не оформленного, не представленного в строг

НАУКА И НАУЧНОЕ ПОЗНАНИЕ В СРЕДНИЕ ВЕКА Средневековая наука почти не соответствует описанным нами ранее критериям научности. Это означало ее бе

РЕВОЛЮЦИЯ В МИРОВОЗЗРЕНИИ В ЭПОХУ ВОЗРОЖДЕНИЯ Эпоха Возрождения сделала огромный вклад в развитие научной мысли благодаря новому пониманию места и ро

Темы докладов и рефератов 1. Важнейшие открытия Средневековья в области науки и техники. 2. Герметические науки Средневековья и и

ГАЛИЛЕЙ И ЕГО РОЛЬ В ВОЗНИКНОВЕНИИ СОВРЕМЕННОЙ НАУКИ Основы нового типа мировоззрения, новой науки были заложены Галилеем. Он начал создавать ее как математи

ОСНОВНЫЕ АСПЕКТЫ НАУЧНОЙ РЕВОЛЮЦИИ На это же время пришелся всплеск интереса к древнегреческой философии, в частности, к атомизму Левкиппа

ИСААК НЬЮТОН И ЗАВЕРШЕНИЕ НАУЧНОЙ РЕВОЛЮЦИИ Завершить коперниковскую революцию выпало Исааку Ньютону. Он доказал существование тяготения как униве

Темы докладов и рефератов 1. Становление научного рационализма Нового времени. 2. Важнейшие открытия в естествознании XVI-XVIII вв.

ТЕМА 7 СПЕЦИФИКА И ПРИРОДА СОВРЕМЕННОЙ НАУКИ Современная наука, отсчет которой мы ведем с 10-20-х гг. XX столетия, - феномен весьма сложный и неоднозначный

НАУКА XIX ВЕКА Оставаясь в целом метафизической и механистической, классическая наука, и особенно естествознание, гото

НОВЕЙШАЯ РЕВОЛЮЦИЯ В НАУКЕ Толчком, началом новейшей революции в естествознании, приведшей к появлению современной науки, был целы

ОСНОВНЫЕ ЧЕРТЫ СОВРЕМЕННОЙ НАУКИ Современная наука - это наука, связанная с квантово-релятивистской картиной мира. Почти по всем своим хар

Темы докладов и рефератов 1. Научная рациональность в конце XX века. 2. Постмодернизм и наука. ЛИТЕРАТУРА 1. Бернал Дж.

ТЕМА 8 ФИЗИЧЕСКАЯ КАРТИНА МИРА История науки свидетельствует, что естествознание, возникшее в ходе научной революции XVI - XVII вв., было св

МЕХАНИЧЕСКАЯ КАРТИНА МИРА Она складывается в результате научной революции XVI -XVII вв. на основе работ Г. Галилея и П. Гассенди, восста

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ КАРТИНА МИРА В процессе длительных размышлений о сущности электрических и магнитных явлений М. Фарадей пришел к мысл

СТАНОВЛЕНИЕ СОВРЕМЕННОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ КАРТИНЫ МИРА В начале XX в. возникли два несовместимых представления о материи: 1) или она абсолютно непрерывна; 2) или со

Темы докладов и рефератов 1. В.Гейэенберг о связи физики и философии. 2. Современная физика и восточный мистицизм. ЛИТЕРАТУРА

СТРУКТУРНОСТЬ И СИСТЕМНОСТЬ МАТЕРИИ Важнейшими атрибутами материи являются структурность и системность. Они выражают упорядоченность суще

ПОЛЕ И ВЕЩЕСТВО В литературе часто основные формы материи подразделяют на ноле и вещество. Такое деление имеет некоторы

Темы докладов и рефератов 1. История открытия основных элементарных частиц. ЛИТЕРАТУРА 1. Ахиезер А.И., Рекало М.П. Совреме

ПРОБЛЕМЫ УЧЕНИЯ О ВЗАИМОДЕЙСТВИИ И ДВИЖЕНИИ Связь, взаимодействие и движение представляют собой важнейшие атрибуты материи, без которых невозможно

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФИЗИЧЕСКИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В основе каждого фундаментального взаимодействия лежит изначально присущее веществу особое свойство, п

ГРАВИТАЦИОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ Это самое слабое из всех взаимодействий. В макромире оно проявляет себя тем сильнее, чем крупнее массы вз

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ Этот вид взаимодействия также обладает универсальным характером и существует между любыми телами, но, в

СЛАБОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ Это третье фундаментальное взаимодействие, существующее только в микромире. Оно ответственно за превра

СИЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ Основная функция сильного взаимодействия - соединять кварки и антикварки в адроны. Теория сильных взаим

ТЕОРИИ БОЛЬШОГО ОБЪЕДИНЕНИЯ И СУПЕРОБЪЕДИНЕНИЯ Заветная мечта всех физиков - выявить универсальность всех фундаментальных сил, объединить все физическ

Темы докладов и рефератов 1. Движение в физике. 2. Проблема эфира в современной физике. ЛИТЕРАТУРА 1. Ахиезер А.И., Рекало

КОНЦЕПЦИИ ПРОСТРАНСТВА И ВРЕМЕНИ В СОВРЕМЕННОМ ЕСТЕСТВОЗНАНИИ Важнейшей задачей естествознания является создание естественнонаучной картины мира. В процессе ее созд

РАЗВИТИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О ПРОСТРАНСТВЕ И ВРЕМЕНИ В материалистической картине мира понятие пространства возникло на основе наблюдения и практического и

ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ Исходным пунктом этой теории стал принцип относительности. Классический принцип относительности был сф

ЕДИНСТВО И МНОГООБРАЗИЕ СВОЙСТВ ПРОСТРАНСТВА И ВРЕМЕНИ Поскольку пространство и время неотделимы от материи, правильнее было бы говорить о пространственно-вре

Темы докладов и рефератов 1. Время и черные дыры. 2. Нефизические формы пространства и времени. 3. Возможна ли машина времени?

ДЕТЕРМИНИЗМ И ПРИЧИННОСТЬ В СОВРЕМЕННОЙ ФИЗИКЕ. ДИНАМИЧЕСКИЕ И СТАТИСТИЧЕСКИЕ ЗАКОНЫ Одной из наиболее актуальных проблем современного естествознания и, в частности физики, остается вопрос

ДИНАМИЧЕСКИЕ ЗАКОНЫ И ТЕОРИИ И МЕХАНИЧЕСКИЙ, ДЕТЕРМИНИЗМ Динамический закон - это физический закон, отображающий объективную закономерность в форме однозначной

СТАТИСТИЧЕСКИЕ ЗАКОНЫ И ТЕОРИИ И ВЕРОЯТНОСТНЫЙ ДЕТЕРМИНИЗМ Описанные выше динамические законы имеют универсальный характер, то есть они относятся ко всем без искл

СООТНОШЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ И СТАТИСТИЧЕСКИХ ЗАКОНОВ Сразу же после появления в физике понятия статистического закона возникла проблема существования стати

ТЕМА 13 ПРИНЦИПЫ СОВРЕМЕННОЙ ФИЗИКИ Содержание рассмотренных нами фундаментальных физических теорий показывает, что каждая из них описывае

ПРИНЦИП СИММЕТРИИ И ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ В той или иной степени представление о симметрии есть у всех людей, так как этим свойством обладают самые

ПРИНЦИП СООТВЕТСТВИЯ Фундаментальные физические теории и частные законы не являются абсолютно точным отображением действит

ПРИНЦИП ДОПОЛНИТЕЛЬНОСТИ И СООТНОШЕНИЕ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЕЙ Еще один физический принцип - принцип дополнительности - возник из попыток осознать причину появления пр

ПРИНЦИП СУПЕРПОЗИЦИИ Этот принцип также имеет важное значение в физике и особенно - в квантовой механике. Принцип суперпозици

ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ Закон сохранения энергии называют еще первым началом термодинамики. Это фундаментальный закон, согласн

Темы докладов и рефератов 1. Современные исследования в области симметрии и суперсимметрии. 2. Вечные двигатели: история проблемы

ЧТО ТАКОЕ КОСМОЛОГИЯ? Современная космология - это астрофизическая теория структуры и динамики изменения Метагалактики, вклю

НАЧАЛО НАУЧНОЙ КОСМОЛОГИИ Основателем научной космологии считается Николай Коперник, который поместил Солнце в центр Вселенной и

КОСМОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАДОКСЫ Первая брешь в этой спокойной классической космологии была пробита еще в XVIII в. В 1744 г. астроном Р. Шезо, из

НЕЕВКЛИДОВЫ ГЕОМЕТРИИ Мы привыкли, что в двухмерном пространстве, то есть на плоскости, есть своя, присущая только плоскости ге

МОДЕЛЬ РАСШИРЯЮЩЕЙСЯ ВСЕЛЕННОЙ Итак, вернемся к Эйнштейну, из расчетов которого следовало, что наш мир является четырехмерной сферой. Об

НЕКОТОРЫЕ ТРУДНОСТИ ГИПОТЕЗЫ РАСШИРЯЮЩЕЙСЯ ВСЕЛЕННОЙ Все, что здесь до сих пор было сказано, - это только гипотезы, основанные на некоторых реальных фактах. Одн

Темы докладов и рефератов 1. Неевклидовы геометрии, их роль в современной науке. 2. Отражение космологических проблем в современн

РОЖДЕНИЕ ВСЕЛЕННОЙ Вопрос 6 возникновении Вселенной для многих поколений ученых был предметом их научного поиска. В истории

РАННИЙ ЭТАП ЭВОЛЮЦИИ ВСЕЛЕННОЙ Доступная астрономическим наблюдениям современная Вселенная состоит на 99% из водорода и гелия, но в перв

СТРУКТУРНАЯ САМООРГАНИЗАЦИЯ ВСЕЛЕННОЙ Предполагается, что в расширяющейся Вселенной возникают и развиваются случайные уплотнения вещества. С

ОБРАЗОВАНИЕ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ Как и в случае со Вселенной, современное естествознание не дает точного описания этого процесса. Но совр

ФОРМИРОВАНИЕ ИДЕИ САМООРГАНИЗАЦИИ Научному мировоззрению по крайней мере с XIX века была присуща идея развития. Но после открытия Кельвином

ПОНЯТИЕ САМООРГАНИЗАЦИИ В широком плане понятие самоорганизации отражает фундаментальный принцип Природы, лежащий в основе наб

ОСНОВЫ СИНЕРГЕТИКИ Синергетика (это понятие означает кооперативность, сотрудничество, взаимодействие различных эл

НЕРАВНОВЕСНАЯ ТЕРМОДИНАМИКА И. ПРИГОЖИНА Эта концепция имеет несколько иной аспект. Ее основоположник И. Пригожин отметил, что в теоретической хи

ВОЗНИКНОВЕНИЕ ХИМИИ Процесс зарождения и формирования химии как науки был длительным во времени, сложным и противоречивым п

АЛХИМИЯ Традиционно алхимия считалась псевдонаукой, или эзотерическим знанием, полным мистики и тайн. Целью ее б

АРАБСКАЯ АЛХИМИЯ В VII веке на мировой арене появились арабы. В 641 г. н.э. они вторглись в Египет и вскоре заняли всю страну. По

ЗАПАДНОЕВРОПЕЙСКАЯ АЛХИМИЯ Появление алхимии на Западе стало возможным прежде всего благодаря крестовым -походам. Тогда европейцы

ПЕРИОД ЗАРОЖДЕНИЯ НАУЧНОЙ ХИМИИ Как было уже отмечено, этот период охватывает три столетия, на протяжении которых отмечаются попытки при

ТЕОРИЯ ФЛОГИСТОНА В семнадцатом столетии началось бурное развитие механики, которое оказалось плодотворным и для химии.

ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МАССЫ ЛАВУАЗЬЕ К концу XVIII в. в химии был накоплен большой объем экспериментальных данных, которые необходимо было систе

ОТКРЫТИЕ ОСНОВНЫХ ЗАКОНОВ ХИМИИ Проблема химического состава веществ была главной в развитии химии вплоть до 30 - 40 гг. прошлого века. В эт

ХИМИЯ КАК НАУКА Одной из целей нашего экскурса в историю химии было показать ее специфику как науки. Еще Д.И. Менделеев об

Темы докладов и рефератов 1. Ятрохимия как ступень в развитии химии. 2. Периодический закон Д.И.Менделеева и его значение в науке.

СТРУКТУРА ХИМИИ До конца XIX века химия в основном была единой целостной наукой. Внутреннее ее деление на органическую и н

ВЗАИМОСВЯЗЬ ХИМИИ С ФИЗИКОЙ Помимо процессов дифференциации самой химической науки, в настоящее время идут и интеграционные процес

ПРОБЛЕМА ХИМИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА Концепция химического элемента появилась в химической науке в результате стремления человека обнаружи

КОНЦЕПЦИИ СТРУКТУРЫ ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ Характер любой системы, как известно, зависит не только от состава и строения элементов, но и от их взаимо

УЧЕНИЕ О ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ Способность к взаимодействию различных химических реагентов определяется кроме всего прочего и услови

ЭВОЛЮЦИОННАЯ ХИМИЯ Еще до недавнего времени, до 50 - 60-х гг. об эволюционной химии ничего не было известно. В отличии от биолого

ВЗАИМОСВЯЗЬ ХИМИИ С БИОЛОГИЕЙ Химия и биология долгое время шли каждая своим собственным путем, хотя давней мечтой химиков было создан

Темы докладов и рефератов 1. Рассказ об открытии редких химических'элементов. 2. Новые материалы в химии и возможность их применен

ИСТОРИЯ ПРОБЛЕМЫ Вопросы о происхождении природы и сущности жизни издавна стали предметом интереса человека в его стремл

КОНЦЕПЦИЯ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЖИЗНИ А.И. ОПАРИНА Одним из главных препятствий, стоявших в начале нашего века на пути решения проблемы возникновения жизн

СОВРЕМЕННЫЕ КОНЦЕПЦИИ ПРОИСХОЖДЕНИЯ И СУЩНОСТИ ЖИЗНИ Ученые-биологи, занимающиеся сегодня решением вопроса о происхождении жизни, самым сложным считают хара

СУЩНОСТЬ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖИЗНИ Представленные выше гипотезы и теории дают нам возможность понять сущность биологических процессов, не

ПОЯВЛЕНИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ Для появления жизни на Земле прежде всего были необходимы следующие материальные основы - химические эл

ФОРМИРОВАНИЕ БИОСФЕРЫ ЗЕМЛИ Существование всех живых организмов неразрывно связано с окружающим миром. В процессе своей жизнедеяте

Темы докладов и рефератов 1. Писатели-фантасты о возможностях иных форм жизни. 2. Биосфера Земли и ее эволюция. 3. В.И.Вернадски

ТЕМА 20 ЭВОЛЮЦИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА Существование в живой природе систем с различным уровнем организации является результатом историческо

СТАНОВЛЕНИЕ ИДЕИ РАЗВИТИЯ В БИОЛОГИИ Первый этап охватывает период от античной натурфилософии до возникновения первых биологических дисцип

КОНЦЕПЦИЯ РАЗВИТИЯ Ж.-Б.ЛАМАРКА Первая попытка построения целостной концепции развития органического мира была предпринята французски

ТЕОРИЯ КАТАСТРОФ Ж. КЮВЬЕ В первой четвертиXIX века были достигнуты большие успехи в таких областях биологический науки, к

ЭВОЛЮЦИОННАЯ ТЕОРИЯ Ч.ДАРВИНА В ходе изложения предыдущих тем мы довольно часто пользовались понятием «эволюция», которое чаще всего

АНТИДАРВИНИЗМ КОНЦА XIX-НАЧАЛА XX ВЕКА Критика дарвинизма велась со дня его возникновения. Многим ученым не нравилось, что изменения, по Дарвин

Темы докладов и рефератов 1. Ж.Кювье и его место в истории биологии. 2. Ч. Дарвин о происхождении человека. ЛИТЕРАТУРА 1.

ТЕМА 21 СОВРЕМЕННЫЕ ТЕОРИИ ЭВОЛЮЦИИ Современная теория органической эволюции значительно отличается от дарвиновской по целому ряду важней

ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ Центральным понятием генетики является «ген». Это элементарная единица наследственности, характери

Темы докладов и рефератов 1. Генная инженерия, ее возможности и перспективы. 2. Евгеника - возможное будущее человечества?

ТЕМА 22 ЧЕЛОВЕК КАК ПРЕДМЕТ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ С давних времен многие мыслители пытались понять природу человека. Ее исследовали еще представители раз

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЧЕЛОВЕКА С XIX века в науке господствует вытекающая из теории Дарвина концепция происхождения человека от высокор

СУЩНОСТЬ ЧЕЛОВЕКА Биологическая эволюция, как считает большинство ученых, завершилась 30 - 40 тыс. лет назад после возникнове

ТЕЛЕСНОСТЬ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА Современные биологи и антропологи, как мы уже отмечали, полагают, что биологическая эволюция человека ка

ТЕМА 23 ЧЕЛОВЕК, БИОСФЕРА И КОСМОС Рассматривая вопрос о происхождении жизни на Земле, мы кратко упомянули о биосфере, живом веществе и его

ЧЕЛОВЕК И КОСМОС Исходной основой существования биосферы и происходящих в ней биогеохимических процессов является астр

КОСМИЗАЦИЯ СОВРЕМЕННОЙ НАУКИ И ФИЛОСОФИИ Постепенно представления о связи биосферы и космоса, человека и космоса, общества и космоса вошли в науч

АНТРОПНЫЙ ПРИНЦИП Идеи космизма постепенно поставили ученых перед вопросом: почему наша Вселенная такова, какая она есть?

Темы докладов и рефератов 1. А.Л.Чижевский о влиянии Солнца на природные и общественные явления. 2. В.И.Вернадский о биосфере и живо

ТЕМА 24 НА ПУТИ К НООСФЕРЕ Данные антропологии и палеонтологии свидетельствуют, что современный человек сформировался около 30 - 40

СОВРЕМЕННЫЕ КОНЦЕПЦИИ ЭКОЛОГИИ Как мы могли убедиться, жизнь на Земле развивается по строгим законам природы. Современное естествознан

КОНЦЕПЦИЯ НООСФЕРЫ И УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ Современная биосфера является результатом длительной эволюции всего органического мира и неживой прир

Темы докладов и рефератов 1. Концепция ноосферы П. Теияра де Шардена. 2. Писатели-фантасты о возможных вариантах будущего человече

allrefers.ru

Статья - Гены управляют поведением, а поведение — генами

Александр Марков

Журнал Science опубликовал серию обзорных и теоретических статей, посвященных взаимосвязи генов и поведения. Последние данные генетики и нейробиологии указывают на сложность и неоднозначность этой взаимосвязи. Гены влияют даже на такие сложные аспекты человеческого поведения, как семейные и общественные взаимоотношения и политическая деятельность. Однако существует и обратное влияние поведения на работу генов и их эволюцию.

Гены влияют на наше поведение, но их власть не безгранична

Хорошо известно, что поведение во многом зависит от генов, хотя о строгом детерминизме в большинстве случаев говорить не приходится. Генотип определяет не поведение как таковое, а скорее общее принципы построения нейронных контуров, отвечающих за обработку поступающей информации и принятие решений, причем эти «вычислительные устройства» способны к обучению и постоянно перестраиваются в течение жизни. Отсутствие четкого и однозначного соответствия между генами и поведением вовсе не противоречит тому факту, что определенные мутации могут менять поведение вполне определенным образом. Однако необходимо помнить, что каждый поведенческий признак определяется не одним-двумя, а огромным множеством генов, работающих согласованно. Например, если обнаруживается, что мутация в каком-то гене приводит к потере дара речи, это не значит, что «ученые открыли ген речи». Это значит, что они открыли ген, который наряду с множеством других генов необходим для нормального развития нейронных структур, благодаря которым человек может научиться разговаривать.

Этот круг тем составляет предмет генетики поведения. В обзорных статьях, опубликованных в последнем номере журнала Science, приведен ряд ярких примеров того, как изменения отдельных генов могут радикально менять поведение. Например, еще в 1991 году было показано, что, если пересадить небольшой фрагмент гена period от мухи Drosophila simulans другому виду мух (D. melanogaster), трансгенные самцы второго вида начинают во время ухаживания исполнять брачную песенку D. simulans.

Другой пример — ген for, от которого зависит активность поиска пищи у насекомых. Ген был впервые найден у дрозофилы: мухи с одним вариантом этого гена ищут корм активнее, чем носители другого варианта. Тот же самый ген, как выяснилось, регулирует пищевое поведение пчел. Правда, тут уже играют роль не различия в структуре гена, а активность его работы (см. ниже): у пчел, собирающих нектар, ген for работает активнее, чем у тех, кто заботится о молоди в улье. Как получилось, что один и тот же ген сходным образом влияет на поведение у столь разных насекомых, имеющих совершенно разный уровень интеллектуального развития? Четкого ответа на этот вопрос пока нет. Ниже мы столкнемся и с другими примерами удивительного эволюционного консерватизма (устойчивости, неизменности) молекулярных механизмов регуляции поведения.

Эффект Болдуина: обучение направляет эволюцию

Взаимоотношения между генами и поведением вовсе не исчерпываются однонаправленным влиянием первых на второе. Поведение тоже может влиять на гены, причем это влияние прослеживается как в эволюционном масштабе времени, так и на протяжении жизни отдельного организма.

Изменившееся поведение может вести к изменению факторов отбора и, соответственно, к новому направлению эволюционного развития. Данное явление известно как «эффект Болдуина» (Baldwin effect) — по имени американского психолога Джеймса Болдуина, который впервые выдвинул эту гипотезу в 1896 году. Например, если появился новый хищник, от которого можно спастись, забравшись на дерево, жертвы могут научиться залезать на деревья, не имея к этому врожденной (инстинктивной) предрасположенности. Сначала каждая особь будет учиться новому поведению в течение жизни. Если это будет продолжаться достаточно долго, те особи, которые быстрее учатся залезать на деревья или делают это более ловко в силу каких-нибудь врожденных вариаций в строении тела (чуть более цепкие лапы, когти и т. п.), получат селективное преимущество, то есть будут оставлять больше потомков. Следовательно, начнется отбор на способность влезать на деревья и на умение быстро этому учиться. Так поведенческий признак, изначально появлявшийся каждый раз заново в результате прижизненного обучения, со временем может стать инстинктивным (врожденным) — изменившееся поведение будет «вписано» в генотип. Лапы при этом тоже, скорее всего, станут более цепкими.

Другой пример: распространение мутации, позволяющей взрослым людям переваривать молочный сахар лактозу, произошло в тех человеческих популяциях, где вошло в обиход молочное животноводство. Изменилось поведение (люди стали доить коров, кобыл, овец или коз) — и в результате изменился генотип (развилась наследственная способность усваивать молоко в зрелом возрасте).

Эффект Болдуина поверхностно схож с ламарковским механизмом наследования приобретенных признаков (результатов упражнения или неупражнения органов), но действует он вполне по-дарвиновски: через изменение вектора естественного отбора. Данный механизм очень важен для понимания эволюции. Например, из него следует, что по мере роста способности к обучению эволюция будет выглядеть всё более «целенаправленной» и «осмысленной». Он также позволяет предсказать, что в развитии интеллекта может возникнуть положительная обратная связь: чем выше способность к обучению, тем выше вероятность, что начнется отбор на еще большую способность к обучению.

Социальное поведение влияет на работу генов

Поведение влияет также и на работу генов в течение жизни организма. Эта тема подробно развивается в статье Джина Робинсона (Gene E. Robinson) из Иллинойского университета (University of Illinois at Urbana-Champaign) с соавторами. В работе рассматривается взаимосвязь между генами и социальным поведением животных, причем особое внимание уделено тому, как социальное поведение (или социально-значимая информация) влияет на работу генома. Это явление начали в деталях исследовать сравнительно недавно, но ряд интересных находок уже сделан.

Когда самец зебровой амадины (Taeniopygia guttata) — птицы из семейства ткачиковых — слышит песню другого самца, у него в определенном участке слуховой области переднего мозга начинает экспрессироваться (работать) ген egr1. Этого не происходит, когда птица слышит отдельные тона, белый шум или любые другие звуки — это специфический молекулярный ответ на социально-значимую информацию.

Песни незнакомых самцов вызывают более сильный молекулярно-генетический ответ, чем щебет старых знакомцев. Кроме того, если самец видит других птиц своего вида (не поющих), активация гена egr1 в ответ на звук чужой песни оказывается более выраженной, чем когда он сидит в одиночестве. Получается, что один тип социально-значимой информации (присутствие сородичей) модулирует реакцию на другой ее тип (звук чужой песни). Другие социально-значимые внешние сигналы приводят к активации гена egr1 в других участках мозга.

Как ни странно, тот же самый ген играет важную роль в социальной жизни у рыб. «Элементы» уже писали о сложной общественной жизни и недюжинных умственных способностях аквариумной рыбки Astatotilapia burtoni (см.: Рыбы обладают способностью к дедукции, «Элементы», 30.01.2007). В присутствии доминантного самца-победителя подчиненный самец блекнет и не проявляет интереса к самкам. Но стоит удалить высокорангового самца из аквариума, как подчиненный стремительно преображается, причем меняется не только его поведение, но и окраска: он начинает выглядеть и вести себя как доминант. Преображение начинается с того, что в нейронах гипоталамуса включается уже знакомый нам ген egr1. Вскоре эти нейроны начинают усиленно производить половой гормон (gonadotropin-releasing hormone, GnRH), играющий ключевую роль в размножении.

Белок, кодируемый геном egr1, является транскрипционным фактором, то есть регулятором активности других генов. Характерной особенностью этого гена является то, что для его включения достаточно очень кратковременного внешнего воздействия (например, одного звукового сигнала), и включение происходит очень быстро — счет времени идет на минуты. Другая его особенность в том, что он может оказывать немедленное и весьма сильное влияние на работу многих других генов.

egr1 — далеко не единственный ген, чья работа в мозге определяется социальными стимулами. Уже сейчас понятно, что нюансы общественной жизни влияют на работу сотен генов и могут приводить к активизации сложных и многоуровневых «генных сетей».

Это явление изучают, в частности, на пчелах. Возраст, в котором рабочая пчела перестает ухаживать за молодью и начинает летать за нектаром и пыльцой, отчасти предопределен генетически, отчасти зависит от ситуации в коллективе (см.: Выявлен ген, регулирующий разделение труда у пчел, «Элементы», 13.03.2007). Если семье не хватает «добытчиков», молодые пчелы определяют это по снижению концентрации феромонов, выделяемых старшими пчелами, и могут перейти к сбору пропитания в более молодом возрасте. Выяснилось, что эти запаховые сигналы меняют экспрессию многих сотен генов в мозге пчелы, и особенно сильно влияют на гены, кодирующие транскрипционные факторы.

Очень быстрые изменения экспрессии множества генов в ответ на социальные стимулы выявлены в мозге у птиц и рыб. Например, у самок рыб при контактах с привлекательными самцами в мозге активизируются одни гены, а при контактах с самками — другие.

Взаимоотношения с сородичами могут приводить и к долговременным устойчивым изменениям экспрессии генов в мозге, причем эти изменения могут даже передаваться из поколения в поколение, то есть наследоваться почти совсем «по Ламарку». Данное явление основано на эпигенетических модификациях ДНК, например на метилировании промоторов, что приводит к долговременному изменению экспрессии генов. Было замечено, что если крыса-мать очень заботлива по отношению к своим детям, часто их вылизывает и всячески оберегает, то и ее дочери, скорее всего, будут такими же заботливыми матерями. Думали, что этот признак предопределен генетически и наследуется обычным образом, то есть «записан» в нуклеотидных последовательностях ДНК. Можно было еще предположить культурное наследование — передачу поведенческого признака от родителей к потомкам путем обучения. Однако обе эти версии оказались неверными. В данном случае работает эпигенетический механизм: частые контакты с матерью приводят к метилированию промоторов определенных генов в мозге крысят, в частности генов, кодирующих рецепторы, от которых зависит реакция нейронов на некоторые гормоны (половой гормон эстроген и гормоны стресса — глюкокортикоиды). Подобные примеры пока единичны, но есть все основания полагать, что это только верхушка айсберга.

Гены, мозг и социальное поведение связаны сложными отношениями. Эти отношения действуют на трех временных масштабах: (i) на уровне физиологии — влияя на активность мозга (сплошные линии), (ii) на уровне развития организма — через экспрессию генов в мозге и эпигенетические модификации (линия из точек), (iii) на эволюционном уровне — через естественный отбор (пунктирная линия). Направление влияния: розовые стрелки — от социальных отношений к изменению функций мозга и поведения, стрелки цвета морской волны — от генов к социальному поведению. Изображенные животные (сверху по часовой стрелке): зебровая амадина (T. guttata), цихлида (A. burtoni), медоносная пчела (A. mellifera), дрозофила (D. melanogaster), прерийная полёвка (M. ochrogaster), крыса (R. norvegicus), огненный муравей (S. invicta). Курсивом на фотографиях даны названия генов, связанных с тем или иным видом социального взаимодействия. Изображение из обсуждаемой статьи Robinson et al.

Взаимоотношения между генами и социальным поведением могут быть крайне сложными и причудливыми. У красных огненных муравьев Solenopsis invicta есть ген, от которого зависит число цариц в колонии. Гомозиготные рабочие с генотипом BB не терпят, когда в колонии более одной царицы, и поэтому колонии у них маленькие. Гетерозиготные муравьи Bb охотно ухаживают сразу за несколькими самками, и колонии у них получаются большие. У рабочих с разными генотипами сильно различаются уровни экспрессии многих генов в мозге. Оказалось, что если рабочие BB живут в муравейнике, где преобладают рабочие Bb, они идут на поводу у большинства и смиряют свои инстинкты, соглашаясь заботиться о нескольких царицах. При этом рисунок генной экспрессии в мозге у них становится почти таким же, как у рабочих Bb. Но если провести обратный эксперимент, то есть переселить рабочих Bb в муравейник, где преобладает генотип BB, то гости не меняют своих убеждений и не перенимают у хозяев нетерпимость к «лишним» царицам.

Таким образом, у самых разных животных — от насекомых до млекопитающих — существуют весьма сложные и иногда во многом похожие друг на друга системы взаимодействий между генами, их экспрессией, эпигенетическими модификациями, работой нервной системы, поведением и общественными отношениями. Такая же картина наблюдается и у человека.

Нейрохимия личных отношений

Взаимоотношения между людьми еще недавно казались биологам слишком сложными, чтобы всерьез исследовать их на клеточном и молекулярном уровне. Тем более что философы, теологи и гуманитарии всегда были рады поддержать подобные опасения. Да и тысячелетние культурные традиции, испокон веков населявшие эту область всевозможными абсолютами, «высшими смыслами» и прочими призраками, так просто не отбросишь.

Однако успехи, достигнутые в последние десятилетия генетиками, биохимиками и нейрофизиологами, показали, что изучение молекулярных основ нашей социальной жизни — дело вовсе не безнадежное. О первых шагах в этом направлении рассказывает статья нейробиологов из Университета Эмори (Emory University) Зои Дональдсон и Ларри Янга (Zoe R. Donaldson, Larry J. Young).

Одно из самых интересных открытий состоит в том, что некоторые молекулярные механизмы регуляции социального поведения оказались на редкость консервативными — они существуют, почти не меняясь, сотни миллионов лет и работают с одинаковой эффективностью как у людей, так и у других животных. Типичный пример — система регуляции социального поведения и общественных отношений с участием нейропептидов окситоцина и вазопрессина.

Эти нейропептиды могут работать и как нейромедиаторы (то есть передавать сигнал от одного нейрона другому в индивидуальном порядке), и как нейрогормоны (то есть возбуждать сразу множество нейронов, в том числе расположенных далеко от точки выброса нейропептида).

Окситоцин и вазопрессин — короткие пептиды, состоящие из девяти аминокислот, причем отличаются они друг от друга всего двумя аминокислотами. Эти или очень похожие на них (гомологичные, родственные) нейропептиды имеются чуть ли не у всех многоклеточных животных (от гидры до человека включительно), а появились они не менее 700 млн лет назад. У этих крошечных белков есть свои гены, причем у беспозвоночных имеется только один такой ген, и, соответственно, пептид, а у позвоночных — два (результат генной дупликации).

У млекопитающих окситоцин и вазопрессин вырабатываются нейронами гипоталамуса. У беспозвоночных, не имеющих гипоталамуса, соответствующие пептиды вырабатываются в аналогичных (или гомологичных) нейросекреторных отделах нервной системы. Когда крысам пересадили рыбий ген изотоцина (так называется гомолог окситоцина у рыб), пересаженный ген стал работать у крыс не где-нибудь, а в гипоталамусе. Это значит, что не только сами нейропептиды, но и системы регуляции их экспрессии (включая регуляторные области генов нейропептидов) очень консервативны, то есть сходны по своим функциям и свойствам у весьма далеких друг от друга животных.

У всех изученных животных эти пептиды регулируют общественное и половое поведение, однако конкретные механизмы их действия могут сильно различаться у разных видов.

Например, у улиток гомолог вазопрессина и окситоцина (конопрессин) регулирует откладку яиц и эякуляцию. У позвоночных исходный ген удвоился, и пути двух получившихся нейропептидов разошлись: окситоцин влияет больше на самок, а вазопрессин — на самцов, хотя это и не строгое правило. Окситоцин регулирует половое поведение самок, роды, лактацию, привязанность к детям и брачному партнеру. Вазопрессин влияет на эрекцию и эякуляцию у разных видов, включая крыс, людей и кроликов, а также на агрессию, территориальное поведение и отношения с женами.

Если девственной крысе ввести в мозг окситоцин, она начинает заботиться о чужих крысятах, хотя в нормальном состоянии они ей глубоко безразличны. Напротив, если у крысы-матери подавить выработку окситоцина или блокировать окситоциновые рецепторы, она теряет интерес к своим детям.

Если у крыс окситоцин вызывает заботу о детях вообще, в том числе о чужих, то у овец и людей дело обстоит сложнее: тот же самый нейропептид обеспечивает избирательную привязанность матери к собственным детям. Например, у овец под влиянием окситоцина после родов происходят изменения в обонятельном отделе мозга (обонятельной луковице), благодаря которым овца запоминает индивидуальный запах своих ягнят, и только к ним у нее развивается привязанность.

У прерийных полевок, для которых характерна строгая моногамия, самки на всю жизнь привязываются к своему избраннику под действием окситоцина. Скорее всего, в данном случае имевшаяся ранее окситоциновая система формирования привязанности к детям была «кооптирована» для формирования неразрывных брачных уз. У самцов того же вида супружеская верность регулируется вазопрессином, а также нейромедиатором дофамином.

Формирование личных привязанностей (к детям или к мужу), по-видимому, является лишь одним из аспектов (проявлений, реализаций) более общей функции окситоцина — регуляции отношений с сородичами. Например, мыши с отключенным геном окситоцина перестают узнавать сородичей, с которыми ранее встречались. Память и все органы чувств у них при этом работают нормально.

Одни и те же нейропептиды могут совершенно по-разному действовать даже на представителей близкородственных видов, если их социальное поведение сильно различается. Например, введение вазопрессина самцам прерийной полевки быстро превращает их в любящих мужей и заботливых отцов. Однако на самцов близкого вида, для которого не характерно образование прочных семейных пар, вазопрессин такого действия не оказывает. Введение вазотоцина (птичьего гомолога вазопрессина) самцам территориальных птиц делает их более агрессивными и заставляет больше петь, но если тот же нейропептид ввести самцам зебровой амадины, которые живут колониями и не охраняют своих участков, то ничего подобного не происходит. Очевидно, нейропептиды не создают тот или иной тип поведения из ничего, а только регулируют уже имеющиеся (генетически обусловленные) поведенческие стереотипы и предрасположенности.

Этого, однако, нельзя сказать про рецепторы окситоцина и вазопрессина, которые располагаются на мембранах нейронов некоторых отделов мозга. В упомянутой выше заметке «Любовь и верность контролируются дофамином» рассказывалось о том, что ученые пытались, воздействуя на дофаминовые рецепторы, научить самца немоногамной полевки быть верным мужем, и у них ничего не вышло (я тогда заметил по этому поводу, что «нейрохимия семейных отношений продолжает хранить свои тайны»). Спустя три года (то есть уже в нынешнем году) нейробиологи все-таки подобрали к этой тайне ключик, и закоренелых гуляк превратили наконец в верных мужей. Для этого, как выяснилось, достаточно повысить экспрессию вазопрессиновых рецепторов V1a в мозге. Таким образом, регулируя работу генов возопрессиновых рецепторов, можно создать новую манеру поведения, которая в норме не свойственна данному виду животных.

У полевок экспрессия вазопрессиновых рецепторов зависит от некодирующего участка ДНК — микросателлита, расположенного перед геном рецептора V1a. У моногамной полевки этот микросателлит длиннее, чем у немоногамного вида. Индивидуальная вариабельность по длине микросателлита коррелирует с индивидуальными различиями поведения (со степенью супружеской верности и заботы о потомстве).

У человека, конечно, исследовать всё это гораздо труднее — кто же позволит проводить с людьми генно-инженерные эксперименты. Однако многое можно понять и без грубого вмешательства в геном или мозг. Удивительные результаты дало сопоставление индивидуальной изменчивости людей по микросателлитам, расположенным недалеко от гена рецептора V1a, с психологическими и поведенческими различиями. Например, оказалось, что длина микросателлитов коррелирует со временем полового созревания, а также с чертами характера, связанными с общественной жизнью — в том числе с альтруизмом. Хотите стать добрее? Увеличьте в клетках мозга длину микросателлита RS3 возле гена вазопрессинового рецептора.

Этот микросателлит влияет и на семейную жизнь. Исследование, проведенное в 2006 году в Швеции, показало, что у мужчин, гомозиготных по одному из аллельных вариантов микросателлита (этот вариант называется RS3 334), возникновение романтических отношений вдвое реже приводит к браку, чем у всех прочих мужчин. Кроме того, у них вдвое больше шансов оказаться несчастными в семейной жизни. У женщин ничего подобного не обнаружено: женщины, гомозиготные по данному аллелю, счастливы в личной жизни не менее остальных. Однако те женщины, которым достался муж с «неправильным» вариантом микросателлита, обычно недовольны отношениями в семье.

У носителей аллеля RS3 334 обнаружено еще несколько характерных особенностей. Их доля повышена среди людей, страдающих аутизмом (основной симптом аутизма, как известно, это неспособность нормально общаться с другими людьми). Кроме того, оказалось, что при разглядывании чужих лиц (например, в тестах, где нужно по выражению лица определить настроение другого человека) у носителей аллеля RS3 334 сильнее возбуждается миндалина (amygdala) — отдел мозга, обрабатывающий социально-значимую информацию и связанный с такими чувствами, как страх и недоверчивость (см. ниже).

Подобные исследования начали проводить лишь недавно, поэтому многие результаты нуждаются в дополнительной проверке, однако общая картина начинает прорисовываться. Похоже, что по характеру влияния окситоциновой и вазопрессиновой систем на отношения между особями люди не очень отличаются от полевок.

Вводить нейропептиды живым людям в мозг затруднительно, а внутривенное введение дает совсем другой эффект, потому что эти вещества не проходят через гематоэнцефалический барьер. Однако неожиданно оказалось, что можно вводить их перназально, то есть капать в нос, и эффект получается примерно таким же, как у крыс при введении прямо в мозг. Пока непонятно, почему так получается, и подобных исследований пока проведено совсем немного, но результаты, тем не менее, впечатляют.

Когда мужчинам капают в нос вазопрессин, лица других людей начинают им казаться менее дружелюбными. У женщин эффект обратный: чужие лица становятся приятнее, и у самих испытуемых мимика становится более дружелюбной (у мужчин — наоборот).

Опыты с перназальным введением окситоцина проводили пока только на мужчинах (с женщинами это делать опаснее, так как окситоцин сильно влияет на женскую репродуктивную функцию). Оказалось, что у мужчин от окситоцина улучшается способность понимать настроение других людей по выражению лица. Кроме того, мужчины начинают чаще смотреть собеседнику в глаза.

В других экспериментах обнаружился еще один удивительный эффект перназального введения окситоцина — повышение доверчивости. Мужчины, которым ввели окситоцин, оказываются более щедрыми в «игре на доверие» (этот стандартный психологический тест описан в заметке Доверчивость и благодарность — наследственные признаки, «Элементы», 07.03.2008). Они дают больше денег своему партнеру по игре, если партнер — живой человек, однако щедрость не повышается от окситоцина, если партнером является компьютер.

Два независимых исследования показали, что введение окситоцина может приводить и к вредным для человека последствиям, потому что доверчивость может стать чрезмерной. Нормальный человек в «игре на доверие» становится менее щедрым (доверчивым) после того, как его доверие один раз было обмануто партнером. Но у мужчин, которым закапали в нос окситоцин, этого не происходит: они продолжают слепо доверять партнеру даже после того, как партнер их «предал».

Если человеку сообщить неприятное известие, когда он смотрит на чье-то лицо, то это лицо впоследствии будет ему казаться менее привлекательным. Этого не происходит у мужчин, которым закапали в нос окситоцин.

Начинает проясняться и нейрологический механизм действия окситоцина: оказалось, что он подавляет активность миндалины. По-видимому, это и приводит к снижению недоверчивости (люди перестают бояться, что их обманут).

По мнению исследователей, перед обществом вскоре может встать целая серия новых «биоэтических» проблем. Следует ли разрешить торговцам распылять в воздухе вокруг своих товаров окситоцин? Можно ли прописывать окситоциновые капли разругавшимся супругам, которые хотят сохранить семью? Имеет ли право человек перед вступлением в брак выяснить аллельное состояние гена вазопрессинового рецептора у своего партнера?

Пока суд да дело, окситоцин продается в любой аптеке. Правда, только по рецепту врача. Его вводят роженицам внутривенно для усиления маточных сокращений. Как мы помним, он регулирует и роды, и откладку яиц у моллюсков, и многие другие аспекты репродуктивного поведения.

Политологам пора учить биологию

Аристотель, которого считают основоположником научной политологии, называл человека «политическим животным». Однако до самых недавних пор политологи не рассматривали всерьез возможность влияния биологических факторов (таких как генетическая вариабельность) на политические процессы. Политологи разрабатывали свои собственные модели, учитывающие десятки различных социологических показателей, но даже самые сложные из этих моделей могли объяснить не более трети наблюдаемой вариабельности поведения людей во время выборов. Чем объясняются остальные две трети? Похоже, ответ на этот вопрос могут дать генетики и нейробиологи.

Первые научные данные, указывающие на то, что политические взгляды отчасти зависят от генов, были получены в 1980-е годы, но поначалу эти результаты казались сомнительными. Убедительные доказательства наследуемости политических убеждений, а также других важных личностных характеристик, влияющих на политическое и экономическое поведение, удалось получить в последние 3–4 года в ходе изучения близнецов.

Эти исследования показали, что политические пристрастия в значительной мере являются наследственными, но они ничего не сказали о том, какие именно гены влияют на эти пристрастия. В этом направлении пока сделаны только самые первые шаги. Удалось найти ряд корреляций между политическими взглядами и аллельными вариантами генов. Например, вариабельность гена, кодирующего дофаминовый рецептор DRD2, коррелирует с приверженностью той или иной политической партии. Правда, эти результаты являются предварительными и нуждаются в проверке.

«Политическое мышление», по-видимому, является одним из важнейших аспектов социального интеллекта (см.: Найдено ключевое различие между человеческим и обезьяньим интеллектом, «Элементы», 13.09.2007). В повседневной жизни нам (как и другим приматам) постоянно приходится решать задачи «политического» характера: кому можно доверять, а кому нет; как вести себя с разными людьми в зависимости от их положения в общественной иерархии; как повысить свой собственный статус в этой иерархии; с кем заключить альянс и против кого. Нейробиологические исследования показали, что при решении подобных задач возбуждаются те же самые участки мозга, что и при обдумывании глобальных политических проблем, вынесении суждений о том или ином политическом деятеле, партии и т. п.

Однако это наблюдается только у людей, разбирающихся в политике, — например, у убежденных сторонников Демократической или Республиканской партии в США. Демократы и республиканцы используют для генерации политических суждений одни и те же «социально-ориентированные» участки мозга. Если же попросить высказаться о национальной политике людей, которые политикой не интересуются, то у них возбуждаются совсем другие участки мозга — те, которые отвечают за решение абстрактных задач, не связанных с человеческими взаимоотношениями (например, задач по математике). Это вовсе не значит, что у политически наивных людей плохо работает социальный интеллект. Это значит лишь, что они не разбираются в национальной политике, и потому соответствующие задачи в их сознании попадают в разряд «абстрактных», и социально-ориентированные контуры не задействуются. Нарушение работы этих контуров характерно для аутистов, которые могут очень хорошо справляться с абстрактными задачами, но не могут общаться с людьми.

Крупномасштабные политические проблемы впервые встали перед людьми совсем недавно в эволюционном масштабе времени. Судя по всему, для решения мировых проблем мы используем старые, проверенные генетические и нейронные контуры, которые развились в ходе эволюции для регуляции наших взаимоотношений с соплеменниками в небольших коллективах. А если так, то для понимания политического поведения людей совершенно недостаточно учитывать только социологические данные. Политологам пора объединить свои усилия со специалистами по генетике поведения, нейробиологами и эволюционными психологами.

Список литературы

1) Gene E. Robinson, Russell D. Fernald, David F. Clayton. Genes and Social Behavior // Science. 2008. V. 322. P. 896–900.

2) Zoe R. Donaldson, Larry J. Young. Oxytocin, Vasopressin, and the Neurogenetics of Sociality // Science. 2008. V. 322. P. 900–904.

3) James H. Fowler, Darren Schreiber. Biology, Politics, and the Emerging Science of Human Nature // Science. 2008. V. 322. P. 912–914.

www.ronl.ru

Изложение - Гены управляют поведением, а поведение — генами

Александр Марков

Журнал Science опубликовал серию обзорных и теоретических статей, посвященных взаимосвязи генов и поведения. Последние данные генетики и нейробиологии указывают на сложность и неоднозначность этой взаимосвязи. Гены влияют даже на такие сложные аспекты человеческого поведения, как семейные и общественные взаимоотношения и политическая деятельность. Однако существует и обратное влияние поведения на работу генов и их эволюцию.

Гены влияют на наше поведение, но их власть не безгранична

Хорошо известно, что поведение во многом зависит от генов, хотя о строгом детерминизме в большинстве случаев говорить не приходится. Генотип определяет не поведение как таковое, а скорее общее принципы построения нейронных контуров, отвечающих за обработку поступающей информации и принятие решений, причем эти «вычислительные устройства» способны к обучению и постоянно перестраиваются в течение жизни. Отсутствие четкого и однозначного соответствия между генами и поведением вовсе не противоречит тому факту, что определенные мутации могут менять поведение вполне определенным образом. Однако необходимо помнить, что каждый поведенческий признак определяется не одним-двумя, а огромным множеством генов, работающих согласованно. Например, если обнаруживается, что мутация в каком-то гене приводит к потере дара речи, это не значит, что «ученые открыли ген речи». Это значит, что они открыли ген, который наряду с множеством других генов необходим для нормального развития нейронных структур, благодаря которым человек может научиться разговаривать.

Этот круг тем составляет предмет генетики поведения. В обзорных статьях, опубликованных в последнем номере журнала Science, приведен ряд ярких примеров того, как изменения отдельных генов могут радикально менять поведение. Например, еще в 1991 году было показано, что, если пересадить небольшой фрагмент гена period от мухи Drosophila simulans другому виду мух (D. melanogaster), трансгенные самцы второго вида начинают во время ухаживания исполнять брачную песенку D. simulans.

Другой пример — ген for, от которого зависит активность поиска пищи у насекомых. Ген был впервые найден у дрозофилы: мухи с одним вариантом этого гена ищут корм активнее, чем носители другого варианта. Тот же самый ген, как выяснилось, регулирует пищевое поведение пчел. Правда, тут уже играют роль не различия в структуре гена, а активность его работы (см. ниже): у пчел, собирающих нектар, ген for работает активнее, чем у тех, кто заботится о молоди в улье. Как получилось, что один и тот же ген сходным образом влияет на поведение у столь разных насекомых, имеющих совершенно разный уровень интеллектуального развития? Четкого ответа на этот вопрос пока нет. Ниже мы столкнемся и с другими примерами удивительного эволюционного консерватизма (устойчивости, неизменности) молекулярных механизмов регуляции поведения.

Эффект Болдуина: обучение направляет эволюцию

Взаимоотношения между генами и поведением вовсе не исчерпываются однонаправленным влиянием первых на второе. Поведение тоже может влиять на гены, причем это влияние прослеживается как в эволюционном масштабе времени, так и на протяжении жизни отдельного организма.

Изменившееся поведение может вести к изменению факторов отбора и, соответственно, к новому направлению эволюционного развития. Данное явление известно как «эффект Болдуина» (Baldwin effect) — по имени американского психолога Джеймса Болдуина, который впервые выдвинул эту гипотезу в 1896 году. Например, если появился новый хищник, от которого можно спастись, забравшись на дерево, жертвы могут научиться залезать на деревья, не имея к этому врожденной (инстинктивной) предрасположенности. Сначала каждая особь будет учиться новому поведению в течение жизни. Если это будет продолжаться достаточно долго, те особи, которые быстрее учатся залезать на деревья или делают это более ловко в силу каких-нибудь врожденных вариаций в строении тела (чуть более цепкие лапы, когти и т. п.), получат селективное преимущество, то есть будут оставлять больше потомков. Следовательно, начнется отбор на способность влезать на деревья и на умение быстро этому учиться. Так поведенческий признак, изначально появлявшийся каждый раз заново в результате прижизненного обучения, со временем может стать инстинктивным (врожденным) — изменившееся поведение будет «вписано» в генотип. Лапы при этом тоже, скорее всего, станут более цепкими.

Другой пример: распространение мутации, позволяющей взрослым людям переваривать молочный сахар лактозу, произошло в тех человеческих популяциях, где вошло в обиход молочное животноводство. Изменилось поведение (люди стали доить коров, кобыл, овец или коз) — и в результате изменился генотип (развилась наследственная способность усваивать молоко в зрелом возрасте).

Эффект Болдуина поверхностно схож с ламарковским механизмом наследования приобретенных признаков (результатов упражнения или неупражнения органов), но действует он вполне по-дарвиновски: через изменение вектора естественного отбора. Данный механизм очень важен для понимания эволюции. Например, из него следует, что по мере роста способности к обучению эволюция будет выглядеть всё более «целенаправленной» и «осмысленной». Он также позволяет предсказать, что в развитии интеллекта может возникнуть положительная обратная связь: чем выше способность к обучению, тем выше вероятность, что начнется отбор на еще большую способность к обучению.

Социальное поведение влияет на работу генов

Поведение влияет также и на работу генов в течение жизни организма. Эта тема подробно развивается в статье Джина Робинсона (Gene E. Robinson) из Иллинойского университета (University of Illinois at Urbana-Champaign) с соавторами. В работе рассматривается взаимосвязь между генами и социальным поведением животных, причем особое внимание уделено тому, как социальное поведение (или социально-значимая информация) влияет на работу генома. Это явление начали в деталях исследовать сравнительно недавно, но ряд интересных находок уже сделан.

Когда самец зебровой амадины (Taeniopygia guttata) — птицы из семейства ткачиковых — слышит песню другого самца, у него в определенном участке слуховой области переднего мозга начинает экспрессироваться (работать) ген egr1. Этого не происходит, когда птица слышит отдельные тона, белый шум или любые другие звуки — это специфический молекулярный ответ на социально-значимую информацию.

Песни незнакомых самцов вызывают более сильный молекулярно-генетический ответ, чем щебет старых знакомцев. Кроме того, если самец видит других птиц своего вида (не поющих), активация гена egr1 в ответ на звук чужой песни оказывается более выраженной, чем когда он сидит в одиночестве. Получается, что один тип социально-значимой информации (присутствие сородичей) модулирует реакцию на другой ее тип (звук чужой песни). Другие социально-значимые внешние сигналы приводят к активации гена egr1 в других участках мозга.

Как ни странно, тот же самый ген играет важную роль в социальной жизни у рыб. «Элементы» уже писали о сложной общественной жизни и недюжинных умственных способностях аквариумной рыбки Astatotilapia burtoni (см.: Рыбы обладают способностью к дедукции, «Элементы», 30.01.2007). В присутствии доминантного самца-победителя подчиненный самец блекнет и не проявляет интереса к самкам. Но стоит удалить высокорангового самца из аквариума, как подчиненный стремительно преображается, причем меняется не только его поведение, но и окраска: он начинает выглядеть и вести себя как доминант. Преображение начинается с того, что в нейронах гипоталамуса включается уже знакомый нам ген egr1. Вскоре эти нейроны начинают усиленно производить половой гормон (gonadotropin-releasing hormone, GnRH), играющий ключевую роль в размножении.

Белок, кодируемый геном egr1, является транскрипционным фактором, то есть регулятором активности других генов. Характерной особенностью этого гена является то, что для его включения достаточно очень кратковременного внешнего воздействия (например, одного звукового сигнала), и включение происходит очень быстро — счет времени идет на минуты. Другая его особенность в том, что он может оказывать немедленное и весьма сильное влияние на работу многих других генов.

egr1 — далеко не единственный ген, чья работа в мозге определяется социальными стимулами. Уже сейчас понятно, что нюансы общественной жизни влияют на работу сотен генов и могут приводить к активизации сложных и многоуровневых «генных сетей».

Это явление изучают, в частности, на пчелах. Возраст, в котором рабочая пчела перестает ухаживать за молодью и начинает летать за нектаром и пыльцой, отчасти предопределен генетически, отчасти зависит от ситуации в коллективе (см.: Выявлен ген, регулирующий разделение труда у пчел, «Элементы», 13.03.2007). Если семье не хватает «добытчиков», молодые пчелы определяют это по снижению концентрации феромонов, выделяемых старшими пчелами, и могут перейти к сбору пропитания в более молодом возрасте. Выяснилось, что эти запаховые сигналы меняют экспрессию многих сотен генов в мозге пчелы, и особенно сильно влияют на гены, кодирующие транскрипционные факторы.

Очень быстрые изменения экспрессии множества генов в ответ на социальные стимулы выявлены в мозге у птиц и рыб. Например, у самок рыб при контактах с привлекательными самцами в мозге активизируются одни гены, а при контактах с самками — другие.

Взаимоотношения с сородичами могут приводить и к долговременным устойчивым изменениям экспрессии генов в мозге, причем эти изменения могут даже передаваться из поколения в поколение, то есть наследоваться почти совсем «по Ламарку». Данное явление основано на эпигенетических модификациях ДНК, например на метилировании промоторов, что приводит к долговременному изменению экспрессии генов. Было замечено, что если крыса-мать очень заботлива по отношению к своим детям, часто их вылизывает и всячески оберегает, то и ее дочери, скорее всего, будут такими же заботливыми матерями. Думали, что этот признак предопределен генетически и наследуется обычным образом, то есть «записан» в нуклеотидных последовательностях ДНК. Можно было еще предположить культурное наследование — передачу поведенческого признака от родителей к потомкам путем обучения. Однако обе эти версии оказались неверными. В данном случае работает эпигенетический механизм: частые контакты с матерью приводят к метилированию промоторов определенных генов в мозге крысят, в частности генов, кодирующих рецепторы, от которых зависит реакция нейронов на некоторые гормоны (половой гормон эстроген и гормоны стресса — глюкокортикоиды). Подобные примеры пока единичны, но есть все основания полагать, что это только верхушка айсберга.

Гены, мозг и социальное поведение связаны сложными отношениями. Эти отношения действуют на трех временных масштабах: (i) на уровне физиологии — влияя на активность мозга (сплошные линии), (ii) на уровне развития организма — через экспрессию генов в мозге и эпигенетические модификации (линия из точек), (iii) на эволюционном уровне — через естественный отбор (пунктирная линия). Направление влияния: розовые стрелки — от социальных отношений к изменению функций мозга и поведения, стрелки цвета морской волны — от генов к социальному поведению. Изображенные животные (сверху по часовой стрелке): зебровая амадина (T. guttata), цихлида (A. burtoni), медоносная пчела (A. mellifera), дрозофила (D. melanogaster), прерийная полёвка (M. ochrogaster), крыса (R. norvegicus), огненный муравей (S. invicta). Курсивом на фотографиях даны названия генов, связанных с тем или иным видом социального взаимодействия. Изображение из обсуждаемой статьи Robinson et al.

Взаимоотношения между генами и социальным поведением могут быть крайне сложными и причудливыми. У красных огненных муравьев Solenopsis invicta есть ген, от которого зависит число цариц в колонии. Гомозиготные рабочие с генотипом BB не терпят, когда в колонии более одной царицы, и поэтому колонии у них маленькие. Гетерозиготные муравьи Bb охотно ухаживают сразу за несколькими самками, и колонии у них получаются большие. У рабочих с разными генотипами сильно различаются уровни экспрессии многих генов в мозге. Оказалось, что если рабочие BB живут в муравейнике, где преобладают рабочие Bb, они идут на поводу у большинства и смиряют свои инстинкты, соглашаясь заботиться о нескольких царицах. При этом рисунок генной экспрессии в мозге у них становится почти таким же, как у рабочих Bb. Но если провести обратный эксперимент, то есть переселить рабочих Bb в муравейник, где преобладает генотип BB, то гости не меняют своих убеждений и не перенимают у хозяев нетерпимость к «лишним» царицам.

Таким образом, у самых разных животных — от насекомых до млекопитающих — существуют весьма сложные и иногда во многом похожие друг на друга системы взаимодействий между генами, их экспрессией, эпигенетическими модификациями, работой нервной системы, поведением и общественными отношениями. Такая же картина наблюдается и у человека.

Нейрохимия личных отношений

Взаимоотношения между людьми еще недавно казались биологам слишком сложными, чтобы всерьез исследовать их на клеточном и молекулярном уровне. Тем более что философы, теологи и гуманитарии всегда были рады поддержать подобные опасения. Да и тысячелетние культурные традиции, испокон веков населявшие эту область всевозможными абсолютами, «высшими смыслами» и прочими призраками, так просто не отбросишь.

Однако успехи, достигнутые в последние десятилетия генетиками, биохимиками и нейрофизиологами, показали, что изучение молекулярных основ нашей социальной жизни — дело вовсе не безнадежное. О первых шагах в этом направлении рассказывает статья нейробиологов из Университета Эмори (Emory University) Зои Дональдсон и Ларри Янга (Zoe R. Donaldson, Larry J. Young).

Одно из самых интересных открытий состоит в том, что некоторые молекулярные механизмы регуляции социального поведения оказались на редкость консервативными — они существуют, почти не меняясь, сотни миллионов лет и работают с одинаковой эффективностью как у людей, так и у других животных. Типичный пример — система регуляции социального поведения и общественных отношений с участием нейропептидов окситоцина и вазопрессина.

Эти нейропептиды могут работать и как нейромедиаторы (то есть передавать сигнал от одного нейрона другому в индивидуальном порядке), и как нейрогормоны (то есть возбуждать сразу множество нейронов, в том числе расположенных далеко от точки выброса нейропептида).

Окситоцин и вазопрессин — короткие пептиды, состоящие из девяти аминокислот, причем отличаются они друг от друга всего двумя аминокислотами. Эти или очень похожие на них (гомологичные, родственные) нейропептиды имеются чуть ли не у всех многоклеточных животных (от гидры до человека включительно), а появились они не менее 700 млн лет назад. У этих крошечных белков есть свои гены, причем у беспозвоночных имеется только один такой ген, и, соответственно, пептид, а у позвоночных — два (результат генной дупликации).

У млекопитающих окситоцин и вазопрессин вырабатываются нейронами гипоталамуса. У беспозвоночных, не имеющих гипоталамуса, соответствующие пептиды вырабатываются в аналогичных (или гомологичных) нейросекреторных отделах нервной системы. Когда крысам пересадили рыбий ген изотоцина (так называется гомолог окситоцина у рыб), пересаженный ген стал работать у крыс не где-нибудь, а в гипоталамусе. Это значит, что не только сами нейропептиды, но и системы регуляции их экспрессии (включая регуляторные области генов нейропептидов) очень консервативны, то есть сходны по своим функциям и свойствам у весьма далеких друг от друга животных.

У всех изученных животных эти пептиды регулируют общественное и половое поведение, однако конкретные механизмы их действия могут сильно различаться у разных видов.

Например, у улиток гомолог вазопрессина и окситоцина (конопрессин) регулирует откладку яиц и эякуляцию. У позвоночных исходный ген удвоился, и пути двух получившихся нейропептидов разошлись: окситоцин влияет больше на самок, а вазопрессин — на самцов, хотя это и не строгое правило. Окситоцин регулирует половое поведение самок, роды, лактацию, привязанность к детям и брачному партнеру. Вазопрессин влияет на эрекцию и эякуляцию у разных видов, включая крыс, людей и кроликов, а также на агрессию, территориальное поведение и отношения с женами.

Если девственной крысе ввести в мозг окситоцин, она начинает заботиться о чужих крысятах, хотя в нормальном состоянии они ей глубоко безразличны. Напротив, если у крысы-матери подавить выработку окситоцина или блокировать окситоциновые рецепторы, она теряет интерес к своим детям.

Если у крыс окситоцин вызывает заботу о детях вообще, в том числе о чужих, то у овец и людей дело обстоит сложнее: тот же самый нейропептид обеспечивает избирательную привязанность матери к собственным детям. Например, у овец под влиянием окситоцина после родов происходят изменения в обонятельном отделе мозга (обонятельной луковице), благодаря которым овца запоминает индивидуальный запах своих ягнят, и только к ним у нее развивается привязанность.

У прерийных полевок, для которых характерна строгая моногамия, самки на всю жизнь привязываются к своему избраннику под действием окситоцина. Скорее всего, в данном случае имевшаяся ранее окситоциновая система формирования привязанности к детям была «кооптирована» для формирования неразрывных брачных уз. У самцов того же вида супружеская верность регулируется вазопрессином, а также нейромедиатором дофамином.

Формирование личных привязанностей (к детям или к мужу), по-видимому, является лишь одним из аспектов (проявлений, реализаций) более общей функции окситоцина — регуляции отношений с сородичами. Например, мыши с отключенным геном окситоцина перестают узнавать сородичей, с которыми ранее встречались. Память и все органы чувств у них при этом работают нормально.

Одни и те же нейропептиды могут совершенно по-разному действовать даже на представителей близкородственных видов, если их социальное поведение сильно различается. Например, введение вазопрессина самцам прерийной полевки быстро превращает их в любящих мужей и заботливых отцов. Однако на самцов близкого вида, для которого не характерно образование прочных семейных пар, вазопрессин такого действия не оказывает. Введение вазотоцина (птичьего гомолога вазопрессина) самцам территориальных птиц делает их более агрессивными и заставляет больше петь, но если тот же нейропептид ввести самцам зебровой амадины, которые живут колониями и не охраняют своих участков, то ничего подобного не происходит. Очевидно, нейропептиды не создают тот или иной тип поведения из ничего, а только регулируют уже имеющиеся (генетически обусловленные) поведенческие стереотипы и предрасположенности.

Этого, однако, нельзя сказать про рецепторы окситоцина и вазопрессина, которые располагаются на мембранах нейронов некоторых отделов мозга. В упомянутой выше заметке «Любовь и верность контролируются дофамином» рассказывалось о том, что ученые пытались, воздействуя на дофаминовые рецепторы, научить самца немоногамной полевки быть верным мужем, и у них ничего не вышло (я тогда заметил по этому поводу, что «нейрохимия семейных отношений продолжает хранить свои тайны»). Спустя три года (то есть уже в нынешнем году) нейробиологи все-таки подобрали к этой тайне ключик, и закоренелых гуляк превратили наконец в верных мужей. Для этого, как выяснилось, достаточно повысить экспрессию вазопрессиновых рецепторов V1a в мозге. Таким образом, регулируя работу генов возопрессиновых рецепторов, можно создать новую манеру поведения, которая в норме не свойственна данному виду животных.

У полевок экспрессия вазопрессиновых рецепторов зависит от некодирующего участка ДНК — микросателлита, расположенного перед геном рецептора V1a. У моногамной полевки этот микросателлит длиннее, чем у немоногамного вида. Индивидуальная вариабельность по длине микросателлита коррелирует с индивидуальными различиями поведения (со степенью супружеской верности и заботы о потомстве).

У человека, конечно, исследовать всё это гораздо труднее — кто же позволит проводить с людьми генно-инженерные эксперименты. Однако многое можно понять и без грубого вмешательства в геном или мозг. Удивительные результаты дало сопоставление индивидуальной изменчивости людей по микросателлитам, расположенным недалеко от гена рецептора V1a, с психологическими и поведенческими различиями. Например, оказалось, что длина микросателлитов коррелирует со временем полового созревания, а также с чертами характера, связанными с общественной жизнью — в том числе с альтруизмом. Хотите стать добрее? Увеличьте в клетках мозга длину микросателлита RS3 возле гена вазопрессинового рецептора.

Этот микросателлит влияет и на семейную жизнь. Исследование, проведенное в 2006 году в Швеции, показало, что у мужчин, гомозиготных по одному из аллельных вариантов микросателлита (этот вариант называется RS3 334), возникновение романтических отношений вдвое реже приводит к браку, чем у всех прочих мужчин. Кроме того, у них вдвое больше шансов оказаться несчастными в семейной жизни. У женщин ничего подобного не обнаружено: женщины, гомозиготные по данному аллелю, счастливы в личной жизни не менее остальных. Однако те женщины, которым достался муж с «неправильным» вариантом микросателлита, обычно недовольны отношениями в семье.

У носителей аллеля RS3 334 обнаружено еще несколько характерных особенностей. Их доля повышена среди людей, страдающих аутизмом (основной симптом аутизма, как известно, это неспособность нормально общаться с другими людьми). Кроме того, оказалось, что при разглядывании чужих лиц (например, в тестах, где нужно по выражению лица определить настроение другого человека) у носителей аллеля RS3 334 сильнее возбуждается миндалина (amygdala) — отдел мозга, обрабатывающий социально-значимую информацию и связанный с такими чувствами, как страх и недоверчивость (см. ниже).

Подобные исследования начали проводить лишь недавно, поэтому многие результаты нуждаются в дополнительной проверке, однако общая картина начинает прорисовываться. Похоже, что по характеру влияния окситоциновой и вазопрессиновой систем на отношения между особями люди не очень отличаются от полевок.

Вводить нейропептиды живым людям в мозг затруднительно, а внутривенное введение дает совсем другой эффект, потому что эти вещества не проходят через гематоэнцефалический барьер. Однако неожиданно оказалось, что можно вводить их перназально, то есть капать в нос, и эффект получается примерно таким же, как у крыс при введении прямо в мозг. Пока непонятно, почему так получается, и подобных исследований пока проведено совсем немного, но результаты, тем не менее, впечатляют.

Когда мужчинам капают в нос вазопрессин, лица других людей начинают им казаться менее дружелюбными. У женщин эффект обратный: чужие лица становятся приятнее, и у самих испытуемых мимика становится более дружелюбной (у мужчин — наоборот).

Опыты с перназальным введением окситоцина проводили пока только на мужчинах (с женщинами это делать опаснее, так как окситоцин сильно влияет на женскую репродуктивную функцию). Оказалось, что у мужчин от окситоцина улучшается способность понимать настроение других людей по выражению лица. Кроме того, мужчины начинают чаще смотреть собеседнику в глаза.

В других экспериментах обнаружился еще один удивительный эффект перназального введения окситоцина — повышение доверчивости. Мужчины, которым ввели окситоцин, оказываются более щедрыми в «игре на доверие» (этот стандартный психологический тест описан в заметке Доверчивость и благодарность — наследственные признаки, «Элементы», 07.03.2008). Они дают больше денег своему партнеру по игре, если партнер — живой человек, однако щедрость не повышается от окситоцина, если партнером является компьютер.

Два независимых исследования показали, что введение окситоцина может приводить и к вредным для человека последствиям, потому что доверчивость может стать чрезмерной. Нормальный человек в «игре на доверие» становится менее щедрым (доверчивым) после того, как его доверие один раз было обмануто партнером. Но у мужчин, которым закапали в нос окситоцин, этого не происходит: они продолжают слепо доверять партнеру даже после того, как партнер их «предал».

Если человеку сообщить неприятное известие, когда он смотрит на чье-то лицо, то это лицо впоследствии будет ему казаться менее привлекательным. Этого не происходит у мужчин, которым закапали в нос окситоцин.

Начинает проясняться и нейрологический механизм действия окситоцина: оказалось, что он подавляет активность миндалины. По-видимому, это и приводит к снижению недоверчивости (люди перестают бояться, что их обманут).

По мнению исследователей, перед обществом вскоре может встать целая серия новых «биоэтических» проблем. Следует ли разрешить торговцам распылять в воздухе вокруг своих товаров окситоцин? Можно ли прописывать окситоциновые капли разругавшимся супругам, которые хотят сохранить семью? Имеет ли право человек перед вступлением в брак выяснить аллельное состояние гена вазопрессинового рецептора у своего партнера?

Пока суд да дело, окситоцин продается в любой аптеке. Правда, только по рецепту врача. Его вводят роженицам внутривенно для усиления маточных сокращений. Как мы помним, он регулирует и роды, и откладку яиц у моллюсков, и многие другие аспекты репродуктивного поведения.

Политологам пора учить биологию

Аристотель, которого считают основоположником научной политологии, называл человека «политическим животным». Однако до самых недавних пор политологи не рассматривали всерьез возможность влияния биологических факторов (таких как генетическая вариабельность) на политические процессы. Политологи разрабатывали свои собственные модели, учитывающие десятки различных социологических показателей, но даже самые сложные из этих моделей могли объяснить не более трети наблюдаемой вариабельности поведения людей во время выборов. Чем объясняются остальные две трети? Похоже, ответ на этот вопрос могут дать генетики и нейробиологи.

Первые научные данные, указывающие на то, что политические взгляды отчасти зависят от генов, были получены в 1980-е годы, но поначалу эти результаты казались сомнительными. Убедительные доказательства наследуемости политических убеждений, а также других важных личностных характеристик, влияющих на политическое и экономическое поведение, удалось получить в последние 3–4 года в ходе изучения близнецов.

Эти исследования показали, что политические пристрастия в значительной мере являются наследственными, но они ничего не сказали о том, какие именно гены влияют на эти пристрастия. В этом направлении пока сделаны только самые первые шаги. Удалось найти ряд корреляций между политическими взглядами и аллельными вариантами генов. Например, вариабельность гена, кодирующего дофаминовый рецептор DRD2, коррелирует с приверженностью той или иной политической партии. Правда, эти результаты являются предварительными и нуждаются в проверке.

«Политическое мышление», по-видимому, является одним из важнейших аспектов социального интеллекта (см.: Найдено ключевое различие между человеческим и обезьяньим интеллектом, «Элементы», 13.09.2007). В повседневной жизни нам (как и другим приматам) постоянно приходится решать задачи «политического» характера: кому можно доверять, а кому нет; как вести себя с разными людьми в зависимости от их положения в общественной иерархии; как повысить свой собственный статус в этой иерархии; с кем заключить альянс и против кого. Нейробиологические исследования показали, что при решении подобных задач возбуждаются те же самые участки мозга, что и при обдумывании глобальных политических проблем, вынесении суждений о том или ином политическом деятеле, партии и т. п.

Однако это наблюдается только у людей, разбирающихся в политике, — например, у убежденных сторонников Демократической или Республиканской партии в США. Демократы и республиканцы используют для генерации политических суждений одни и те же «социально-ориентированные» участки мозга. Если же попросить высказаться о национальной политике людей, которые политикой не интересуются, то у них возбуждаются совсем другие участки мозга — те, которые отвечают за решение абстрактных задач, не связанных с человеческими взаимоотношениями (например, задач по математике). Это вовсе не значит, что у политически наивных людей плохо работает социальный интеллект. Это значит лишь, что они не разбираются в национальной политике, и потому соответствующие задачи в их сознании попадают в разряд «абстрактных», и социально-ориентированные контуры не задействуются. Нарушение работы этих контуров характерно для аутистов, которые могут очень хорошо справляться с абстрактными задачами, но не могут общаться с людьми.

Крупномасштабные политические проблемы впервые встали перед людьми совсем недавно в эволюционном масштабе времени. Судя по всему, для решения мировых проблем мы используем старые, проверенные генетические и нейронные контуры, которые развились в ходе эволюции для регуляции наших взаимоотношений с соплеменниками в небольших коллективах. А если так, то для понимания политического поведения людей совершенно недостаточно учитывать только социологические данные. Политологам пора объединить свои усилия со специалистами по генетике поведения, нейробиологами и эволюционными психологами.

Список литературы

1) Gene E. Robinson, Russell D. Fernald, David F. Clayton. Genes and Social Behavior // Science. 2008. V. 322. P. 896–900.

2) Zoe R. Donaldson, Larry J. Young. Oxytocin, Vasopressin, and the Neurogenetics of Sociality // Science. 2008. V. 322. P. 900–904.

3) James H. Fowler, Darren Schreiber. Biology, Politics, and the Emerging Science of Human Nature // Science. 2008. V. 322. P. 912–914.

www.ronl.ru

Смотрите также

• 
  Открытие южного полюса реферат
• 
  Особенности древнерусской культуры реферат
• 
  Оползни реферат по бжд
• 
  Незаконное получение кредита реферат
• 
  Оздоровительное значение плавания реферат
• 
  Музыка 90 х реферат
• 
  Ирландия реферат по географии
• 
  Инфекции наружных покровов реферат
• 
  Декрет о земле реферат
• 
  Гены и поведение реферат
• 
  Виртуальные частные сети реферат