¿Cuál es un ejemplo de una vía por la cual la expresión del ADN resulta en un comportamiento complejo particular?

No hay una sola vía responsable de un comportamiento particular, simple o complejo. La mayoría de los comportamientos (si no todos) son el resultado de la interacción de una miríada de interacciones químicas y físicas que involucran diferentes células, genes, proteínas, feromonas y otras biomoléculas, así como el medio ambiente. Entonces, la producción de una sola proteína conduce a un comportamiento no solo por sí solo sino a través de una cascada de reacciones y comentarios.

Estas interacciones son el resultado de millones de años de evolución que han afinado el comportamiento animal. La sociogenómica estudia las bases genéticas del comportamiento y Drosophila y la abeja melífera han sido las especies más estudiadas. Por ejemplo, el gen de alimentación que codifica la enzima PKG ha sido ampliamente estudiado como responsable del cambio de comportamiento en las abejas de enfermería a alimentación.

Considere también el comportamiento como una propiedad emergente de la vida, ya que la vida es una propiedad emergente de la química. La emergencia es un concepto importante ya que explica cómo las entidades más grandes exhiben propiedades que las entidades más pequeñas / más simples no exhiben. Como las cebollas tienen capas, también los fenómenos.

Tener los materiales de construcción adecuados (por ejemplo, proteínas) es solo uno de los requisitos para la construcción exitosa de una máquina. Sin estos, es poco probable que el sistema funcione correctamente. Una máquina no está construida por su lista de materiales (genoma, en este caso) sino por la fábrica que la fabrica. En este caso, la célula. Lo cual, como con todas las fábricas, depende a su vez de sus infraestructuras.

La idea generalizada de que “el ADN crea el organismo” es muy errónea. Las implicaciones de este tipo pueden ayudar fácilmente a propagar el mito de que los cambios estructurales y de comportamiento son impulsados ​​directamente por el gen (o grupo de genes) en lugar de por la presión de selección, y las muchas rutas de señalización que son una función de la red evolutiva general.

Es importante tener en cuenta que el genoma es simplemente una biblioteca bastante pequeña de recetas de proteínas junto con algunas “pestañas de catalogación”. Es completamente pasivo. Es activamente manipulado, mantenido y accedido por ARN y otra maquinaria celular.

Maquinaria que se hereda directamente, completa con ARN, orgánulos, el transcriptoma y todas las demás estructuras necesarias para su funcionamiento. Todo como resultado de la división celular . El ADN es simplemente una biblioteca de referencia bastante pequeña a la que se accede para obtener instrucciones para la fabricación de “piezas de repuesto”.

En mis escritos utilizo la analogía de un piano para representar el ADN. El piano en sí es completamente pasivo, como lo es el ADN. Pero un pianista puede producir innumerables variaciones musicales al usar esta serie pasiva de cuerdas.

En biología, el pianista corresponde a la maquinaria de la célula junto con las entradas de su entorno. Algunos de los cuales controlan la diferenciación.

La evolución biológica es, después de todo, un fenómeno de red. Ningún organismo puede evolucionar o funcionar de forma aislada. Así como ninguna fábrica puede operar sin trabajadores (o equivalentes), fuentes de alimentación, instalaciones de transporte, etc., etc.

¿Cómo explicamos entonces los hallazgos de que ciertos genes están asociados con ciertos comportamientos? ¡Simplemente porque la “lista de materiales” representada por diferentes genomas incluirá aquellas proteínas que son favorables para que la célula construya tipos particulares de construcciones neurales!

Una discusión más detallada de estos temas dentro del contexto de un proceso evolutivo muy amplio, mi último libro “The Intricacy Generator: Pushing Chemistry and Geometry Uphill” , un libro en rústica ilustrado de 336 páginas ahora disponible en Amazon, etc.

También de gran relevancia para este tema es el excelente “The Way of The Cell” de Franklin M. Howard. Un absoluto “imprescindible” para cualquier persona interesada en estos asuntos.

A veces, el proceso por el cual los genes afectan el comportamiento parece claro, aunque no se ha establecido el mecanismo genético completo.

Un excelente ejemplo es cómo la oxitocina, la vasopresina y la vasopresina afectan el comportamiento reproductivo de los ratones de campo de las praderas. A diferencia de muchos mamíferos, la mayoría de los individuos forman fuertes pares y permanecen monógamos. Los ratones de campo monógamos prefieren estar con su pareja sobre otros individuos.

Hay buena evidencia de que la oxitocina desempeña un papel en el desarrollo del vínculo de pareja en el topillo de la pradera hembra. Los animales fueron evaluados para determinar si preferían a su pareja habitual o un extraño. Las drogas que bloquean la oxitocina antes de que los ratones comiencen a vivir juntos y al apareamiento, evitan que la hembra se una al macho. Inyectar oxitocina directamente en el cerebro de la mujer facilita la formación de una preferencia de pareja.

Una hormona relacionada, la arginina vasopresina, parece ser más importante para el comportamiento del hombre. Un medicamento que bloquea esta forma de vasopresina (un antagonista) evita que el hombre muestre una preferencia de pareja. La inyección de vasopresina, por otro lado, facilita la formación de una preferencia de pareja.

Un receptor es una molécula que responde a una hormona u otra sustancia. Resulta que el gen del receptor de vasopresina es diferente en los ratones de campo de la pradera monógamos y en los ratones de monte y pino no monógamos.

Para ver si este era el factor crítico, los científicos insertaron el gen del receptor de vasopresina de campana de la pradera en el ADN de ratones domésticos no anómalos. Cuando los ratones transgénicos para el gen del receptor de vasopresina de campanilla de pradera fueron inyectados con vasopresina, los ratones con un patrón de expresión de receptor de vasopresina de campana de pradera en el cerebro respondieron como topillos de pradera, mostrando un mayor apego a una hembra. Las inyecciones de vasopresina no alteraron el comportamiento social en el ratón no transgénico.

La ubicación de los receptores hormonales en el cerebro también es importante. Los topillos de pradera y montaña tienen diferentes cantidades de receptores de oxitocina en varias regiones del cerebro. Los ratones de campo de la pradera tienen muchos receptores de oxitocina en el núcleo accumbens y la corteza preliminar, mientras que los ratones de montaña tienen pocos receptores en estas regiones. Del mismo modo, la región estriado-palida ventral del topillo de la pradera tiene muchos receptores de vasopresina, mientras que el topillo montano no tiene esta región. Aquí hay una imagen de una sección de cerebros de ratones, que muestra dónde están los receptores.

Los datos de otros animales son consistentes con este concepto. El ratón monógamo de California, como el campañol de la pradera, tiene muchos receptores de vasopresina en la región estriado-palida ventral, mientras que el ratón de patas blancas estrechamente relacionado pero no monógamo. Aún más notable, esta región del mono tití monógamo, un primate, tiene muchos receptores de vasopresina, mientras que la misma región en el mono rhesus no monógamo no.

Puede leer los detalles completos aquí: La base neuronal de la unión de parejas en una especie monógama: un modelo para comprender la base biológica del comportamiento humano y aquí ARTÍCULOS | Fisiología Aquí hay una cuenta no técnica: La Neurociencia del Amor. Y aquí hay una respuesta de Quora: la respuesta de Brandon McLaughlin a ¿Qué es una investigación histórica en genética conductual?

El comportamiento reproductivo no está determinado por solo dos hormonas. Es casi seguro que hay muchos otros genes y sistemas neuronales que influyen en el comportamiento de apareamiento. Pero estudios de este tipo muestran cómo cambios muy simples en los genes pueden afectar comportamientos complejos.

Aquí hay un resumen fácil de leer de investigaciones recientes en este sentido para ratones de campo viejo (¿Por qué algunos ratones (y personas) son monógamos? Un estudio señala los genes). Aquí hay revisiones técnicas de este tema para otras especies, incluidos los humanos ( https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc …, The Challenge of Translation in Social Neuroscience: A Review of Oxytocin, Vasopressin, and Affiliative Behavior) y https://www.google.com/url?sa=t&…

No sé nada sobre las abejas específicamente, pero parece que te preguntas cómo funcionan los neurotransmisores.

Una célula recibe una señal que provoca que sobreexprese una proteína. Esa proteína circula en la célula e interactúa con otras proteínas, inclinando el equilibrio en una vía de señalización que desencadena la producción / secreción de un neurotransmisor.

Los neurotransmisores alteran el comportamiento de las neuronas que los reciben, a menudo disminuyendo o acelerando la señalización a otras neuronas. Aplicado a un área, esto hace que diferentes áreas del cerebro se activen más o menos fácilmente.

Debido a que a las diferentes áreas del cerebro se les asignan diferentes roles, puede imaginar cómo esto podría influir en el comportamiento: una abeja soldado, por ejemplo, probablemente tiene un equilibrio de neurotransmisores que causa una mayor actividad y sensibilidad en las neuronas responsables de la agresión.

El concepto de comportamientos complejos que surgen del ADN es más fácil de creer hoy que nunca. El binario es un lenguaje aún más simple que el ADN, y a través de él mi teléfono de alguna manera reconoce las caras de mis amigos en fotografías.