Основы этологии и генетики поведения

Во-первых, предполагалось создать пространственную картину связей всех клеток нервной системы с помощью электронномикро-скопического анализа многих тысяч серийных срезов.

Во-вторых, определялась химическая природа синапсов и выявлялись мутационные изменения, влияющие на поведение животного, последние сопоставлялись с изменениями в "рисунке" соединения клеток и/или химизме синапсов.

Описано несколько сот мутаций С. elegans, и примерно 2/3 из них затрагивают поведение. В спектр поведенческих изменений входят нарушения координации движений червя (рис. 8.6,6), аномалии строения тела, которые влекут за собой аномальные движения, изменения хемотаксиса, нарушение откладки яиц.

Примерно у половины мутантов с нарушенным поведением были найдены отклонения в строении нервной системы. Их можно разделить на 4 категории.

1. Изменения в клетках-предшественницах нейронов. Поскольку ход нормального развития нейронов из нейробластов изучен у этого вида достаточно хорошо, мутации в этих элементах легко обнару жить. Они могут проявляться в виде особенностей поведения на разных стадиях развития организма.
2. Изменения в специфичности синаптических связей. Поскольку соединения нейронов взрослой особи дикого типа уже известны, возникающие вследствие мутаций структурные изменения синапти ческих соединений можно с достаточной надежностью сопоставить с аномалиями поведения у таких животных.
3. Изменения в расположении отростков нейронов. Созданная полная топографическая карта нервной системы C.elegans позволяет выделить таких мутантов, у которых отростки нейронов идут к ано мальным мишеням. Такие мутации изменяют направление прораста ния и характер контактов у нейронов сразу нескольких классов. Оче видно, что изменения поведения при этом достаточно разнообразны.
4. Изменения в функции нейромедиаторов. Эту категорию эф фектов оказалось возможным проанализировать с развитием мето дов иммуноцитохимии и биохимии. Данные о медиа-горной специфич ности конкретных нейронов, как правило, оказываются неточными.

Электрофизиологические исследования этого объекта практически невозможны из-за его малого размера, поэтому сведения о нейрохимической специфичности нейронов того или иного класса сопоставляют с электрофизиологическими реакциями сходных групп клеток другой нематоды – Ascaris. У C.elegans обнаружены классические нейромедиаторы – ацетилхолин, ГАМК и биогенные амины.

Реакция на химические сигналы. Мутации, индуцированные химическими агентами, обычно бывают рецессивными и выявляются во втором поколении. Изучение поведения C.elegans и его изменений у мутантов показывает, что если у бактерий опознание химического вещества базируется на времени удержания следа, оставленного веществом на мембране и внутри клетки, то у C.elegans все обстоит сложнее. Так, например, мутант slow перемещается в 8 раз медленнее, чем особи дикого типа, но отыскание химических веществ, необходимых для питания, происходит у него без отклонений. Таким образом, для этой реакции время сохранения следа значения не имеет. Сопоставление градиента концентрации химического вещества вдоль тела червя также не может служить основой такой способности, так как мутанты, у которых изменены хеморецепторы хвостовой части тела, тем не менее, могут нормально отыскивать вещества. По всей видимости, основой реакции на химические вещества служит клинотаксис, т.е. движения, возникающие в результате оценки различий концентрации вещества с двух сторон тела. Поведенческим проявлением клинотаксиса, как считается, могут быть так называемые "рыскающие" движения головного конца.