改变觅食行为 科学家对蚂蚁大脑“重新编程”

据国外媒体报道，美国宾夕法尼亚大学科学家近日在《科学》期刊发表研究报告称，他们可以通过药物控制蚂蚁的遗传活动从而改变工蚁的行为。研究人员认为，由于机理相同或相似，这一发现表明同样的方法也可以对其它动物实施行为调整和控制，甚至也有可能实现对人类行为的控制

据国外媒体报道，美国宾夕法尼亚大学科学家近日在《科学》期刊发表研究报告称，他们可以通过药物控制蚂蚁的遗传活动从而改变工蚁的行为。研究人员认为，由于机理相同或相似，这一发现表明同样的方法也可以对其它动物实施行为调整和控制，甚至也有可能实现对人类行为的控制。

为了实现对蚂蚁大脑的重新编程，美国宾夕法尼亚大学科学家谢莉-伯杰教授带领研究团队对表现遗传学控制进行了深入的研究。表现遗传学控制可以对某种遗传基因进行打开或关闭，同时又不会造成DNA的永久性改变。研究人员发现，通过对这一层的遗传控制，可以对蚂蚁大脑进行再编程，从而改变它们的觅食行为。

工蚁群体主要由两种工蚁组成，大工蚁体型较大、身材健壮；头部硕大，下颌骨强大有力。它们可以拖动较大的食物，并负责对抗对外敌入侵。小工蚁体型较小，是一种更聪明的工蚁，它们会组织、雇佣其它工蚁干活。小工蚁的数量较多，与大工蚁的比例约为二比一。

在此前的研究中，组蛋白乙酰转移酶被认为与老鼠的记忆和学习能力有关。

通过增加和移除这些化学信息，身体可以进行自我调节，决定该如何表达基因，从而有效地调节基因的开和闭。

伯杰教授的研究团队此前研究发现，表现遗传学控制可以决定一只蚂蚁究竟是大工蚁还是小工蚁。换句话说，同样的基因，可以生成两种蚂蚁，但是通过外部控制可以确定它们究竟是大工蚁还是小工蚁。此前的相关研究表明，在小工蚁群体中，关于大脑成长的基因更加活跃。为了自我保护，细胞内的DNA是紧密地包裹在一起的，DNA核酸链周围包裹着组蛋白。通过一种被称为乙酰化作用的化学过程，清理DNA核酸链周围空间，让DNA核酸链暴露出来，从而使得基因更容易被读写和转录。通过增加和移除这些化学信息，身体可以进行自我调节，决定该如何表达基因，从而有效地调节基因的开和闭。

研究人员发现，这种类型的表现遗传学修正可以用来改变蚂蚁的行为。研究团队负责人之一、宾夕法尼亚大学生物学家丹尼尔-希莫拉表示，“研究成果表明，蚂蚁具有行为延展性特征。其它的动物也可以通过组蛋白修正实现表现遗传学方式的调节。”当研究人员向小工蚁喂食一种可以抑制乙酰基从组蛋白上剥离的药物后，这些小工蚁会变得更善于觅食，而且能够觅得更多食物。而当研究人员喂食另一种可以阻碍乙酰化作用的药物时，这些小工蚁觅食成果则小得多。对于大工蚁来说，抑制类药物不会对它们的觅食行为产生变化。但是，当研究人员向成年大工蚁的大脑中注射抑制剂时，大工蚁的觅食能力大增，已达到与小工蚁相似的水平。

同样的基因，可以生成两种蚂蚁，但是通过外部控制可以确定它们究竟是大工蚁还是小工蚁。

研究人员还发现，只需要一次性注射抑制剂，就足以让大工蚁保持小工蚁的觅食水平长达50天。对于年幼蚂蚁的大脑来说，还有一个重要的成长窗口，即“脆弱性表现遗传窗口”，在此窗口期，年幼蚂蚁更容易受到周围环境因素的影响。一个关键的因素就是组蛋白乙酰转移酶，这种酶可以向组蛋白添加乙酰基。在此前的研究中，组蛋白乙酰转移酶被认为与老鼠的记忆和学习能力有关。伯杰教授表示，“从哺乳动物研究角度来看，很明显这是一种与学习和记忆有关的重要蛋白质。研究发现，组蛋白乙酰转移酶对蚂蚁的社会行为的建立起到非常关键的作用。”

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