克隆果蝇成为《楚门的世界》研究基因如何在社会网络中发挥作用的主角
如果20个人的相同版本在几十个不同的世界度过了他们的一生,同样的人会在每个世界都受欢迎吗?
如果你在这个问题中用“果蝇”代替“人”,你就可以公平地描述莱斯大学的一项研究,该研究表明,社会结构的进化以及个体在这些结构中的位置部分基于基因。
克隆果蝇在这项研究中,果蝇扮演了主角,研究人员开玩笑地将其比作“楚门的世界”,用摄像机观察果蝇在受控环境中的行为。
在本周发表在网上的研究中自然通讯莱斯大学的生物科学家埃里克·维斯和茱莉亚·萨尔茨在98个基因相同的群体中测量了个体果蝇之间的社会互动。每组有20个克隆。这20个克隆体在基因上各不相同,但98个组中的每组都有相同的克隆体,这些组在不同的环境条件下生活在单独的围栏中。
Wice和Saltz发现,无论生活条件如何变化,相同的克隆体在每个封闭的“世界”中占据着相同的社会地位。
“动物世界的社会结构差异巨大,我们感兴趣的最大问题是‘这种变异是如何进化的?’”莱斯大学生物科学副教授萨尔茨说。“要发生进化,社会结构必须是可遗传的,而我们证明了这一点。”
Wice是Saltz实验室的博士生,他说,尽管基因变异只能部分解释苍蝇社会网络位置的变化,但他和Saltz发现的遗传估计足以推动进化变化。
Wice说:“为了知道社会群体的结构和网络的结构是否会随着时间的推移而进化,我们必须知道个体如何在其社会网络中嵌套的遗传基础,我们还必须知道自然选择如何对社会群体结构起作用。”“在这次实验中,我们同时研究了这两件事,这是以前没有人做过的。”
Wice说,之前的研究已经表明,社会网络的结构可以通过自然选择进化,但很少有社会网络结构的遗传成分被描述。
Wice说:“我们同时整合了这些东西,看看社会群体的结构将如何演变,以及它可能如何对选择做出反应。”
Wice说,研究发现,由基因解释的社会地位的变异量“大约在2.4%到16.6%之间”。Wice说,鉴于几乎所有的生物都表现出某种形式的社会组织,研究人员的发现可能适用于人类和细菌等各种物种。
萨尔茨说,一些研究已经探索了人类受欢迎程度是否也可以部分由基因解释。但她补充说,设计一个实证测试基本上是不可能的。
她说,最好的办法是找一对同卵双胞胎,然后用《楚门的世界》(Truman Show)给他们接生。她指的是1998年的一部电影,片中主角在一个电视真人秀节目中不知不觉地生活在一个受控制的环境中。“你会把一个双胞胎放在一个《楚门的世界》的泡泡里,另一个双胞胎放在另一个《楚门的世界》的泡泡里,然后看看他们最终是否会有相同的双胞胎朋友。”
从本质上讲,这描述了她和Wice用苍蝇进行的实验。
Wice说:“在我们的样本中,任何两种基因型在基因上都像随机选择的两个人一样密切相关。”“但我们基本上可以对每只苍蝇进行复印,并进行测试同卵双胞胎一遍又一遍。”
而且,由于Wice通过拍摄每个圈地中的苍蝇来收集社会互动数据,所以进行这个实验很像同时制作98个《楚门的世界》,但“每个节目中有20个杜鲁门,”Wice说。
根据苍蝇之间的数千次互动,研究人员用五种方法测量了它们在社交网络中的位置,这些互动由电脑软件“观看”了98组苍蝇数十小时的视频,并进行了统计和分类。虽然“受欢迎程度”一词没有出现在论文中,萨尔茨说,这是很恰当的,因为一些关键参数的测量相当于“你有多少朋友,你的朋友之间是不是朋友”。
值得注意的是,Wice和Saltz发现,即使他们通过改变围栏中食物的质量来改变环境,网络中的社会地位仍然保持不变。有些人的食物含有更多的蛋白质,而另一些人的食物含有更多的碳水化合物。在其他情况下,苍蝇的可用卡路里更少。总共有五种食物,每一种食物大约有20组苍蝇。
“我们的研究结果表明,我们预期社会结构在不同的营养环境中会有不同的演变,”Wice说。“这很重要,但还需要进一步的研究来确定营养差异会导致什么样的变化。”
最终,Wice和Saltz希望更多地了解营养、攻击性行为和其他因素如何影响社会结构的进化。
是什么创造了社交结构萨尔茨说。“群体结构是许多不同个体的固有属性,一定有一些潜在的原则塑造了这些结构的进化。”
个体在社会网络中的位置依赖于其他个体的行为,这一事实使进化研究复杂化社会结构他指出,他们在分析中使用的一些工具在五年前Wice开始攻读博士学位时还不存在。
Wice说:“这不是独立的数据,这违反了许多统计测试和假设。”“工具一直在改进,如果未来五年内出现新的工具,让我们能够从目前收集的数据中了解到更多信息,我也不会感到惊讶。”
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