Płeć mózgu to ekspresja genów

Jak potwierdzają badania przeprowadzone na Uniwersytecie Stanforda, mózgi samców i samic myszy znacząco się od siebie różnią. Odmienność nie kryje się w samym układzie genów, ale w tym, które geny są aktywne. Naukowcy wskazali ponad 1000 genów, które są znacznie bardziej aktywne w mózgach jednej lub drugiej płci. To geny odpowiadają za tak kluczowe zachowania jak rozpoznawanie płci, chęć do łączenia się w pary czy opieka nad potomstwem.

23.01.2022Aktualizacja: 24.01.2022Opublikował: RK

O tym, że wzory zachowań przedstawicieli poszczególnych płci są różne, nie trzeba nikogo przekonywać. Badacze z Uniwersytetu Stanforda, którzy zajęli się odmiennymi zachowaniami samic i samców myszy nie próbowali dowieść oczywistego, ale poszukiwali odpowiedzi – bardziej dokładnych niż te które już mamy – na pytanie o przyczynę tej odmienności.

Naukowcy zbadali cztery niewielkie struktury w mózgach myszy, o których wiadomo, że programują zachowania określane przez nich jako „ocenianie, randkowanie, kojarzenie się w pary i nienawiść”. Te zachowania — na przykład szybkie określanie płci obcego osobnika przez samce, podatność samic na kojarzenie się i matczyna opiekuńczość — pomagają zwierzętom rozmnażać się, a ich potomstwu przeżyć.

Badacze pobrali fragmenty tkanek z tych wybranych fragmentów mózgu myszy i sprawdzali ich reakcję na podawane hormony, porównując aktywność genów produkujących białka. Udało się w ten sposób wyróżnić ponad 1000 różnych genów, tylko ekspresja jest intensywniejsza u przedstawicieli jednej płci, niż drugiej. Potwierdzili w ten sposób, że odmienność reakcji mózgu u przedstawicieli obu płci jest wyraźna na poziomie komórkowym. Nie zależy ona od odmienności genomu (zestawu genów danego osobnika), ale od ekspresji genów, czyli tego, czy są one aktywne i produkują białka w odpowiedzi na konkretne sygnały.

Badania pokazały więc, że przy zbieżnym genomie, odmienna ekspresja może przyczynić się do bardzo różnych wyborów i zachowań. Jednym z determinujących elementów wydaje się płeć. Dalsze badania pokazują jednak, że także w obrębie jednej płci – u samic myszy – występują spore odmienności, w zależności od tego cyklu rui.

To ostatnie było zaskakujące dla badaczy, którzy nie spodziewali się aż tak dużej różnorodności ekspresji genów u tego samego osobnika w zależności od cyklu hormonalnego. Zdaniem autorów, jest to wyraźne odzwierciedlenie tego, jak duży wpływ na działanie mózgu mają hormony.

Wyniki swoich badań naukowcy opublikowali w prestiżowym czasopiśmie „Cell” (opublikowane online 21 stycznia 2022).

W komentarzu badacze zauważają, że opisane w tych badaniach struktury mózgu są wspólne dla większości ssaków, w tym ludzi. Myszy nie są oczywiście ludźmi – podkreśla dr Nirao Shah, profesor psychiatrii i nauk behawioralnych, współautor badań – ale należy oczekiwać, że analogicznie w naszych mózgach odnaleźć by można komórki mózgu, które odpowiedzialne są za zachowania typowe dla określonej płci.

Zresztą podobne badania – na mniejszą skalę, jeżeli chodzi o liczbę komórek – pokazały podobne rozróżnienia u ludzi. Do takich należą przykładowo geny łączące się z określonymi typami uszkodzenia mózgu, które są powszechniejsze u jednej z płci. Z 207 genów, o których wiemy, że powodują ryzyko autyzmu ustalono już, że 29 częściej występuje u mężczyzn, a 10 – u kobiet. W przypadku kilku genów, które wiążą się z ryzykiem zachorowania na Alzheimera wiadomo, że są znacznie aktywniejsze u kobiet. Dokładnie taką samą – wyższą u samic – zależność badacze znaleźli u myszy.

Joseph R. Knoedler et al. A functional cellular framework for sex and estrous cycle-dependent gene expression and behavior. Cell. Publ. January 21, 2022. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.12.031