Neuromolecular Mechanisms of Behavioral Evolution: Insights from Interspecific Diversity of Bird Songs

行为进化的神经分子机制：鸟类鸣叫种间多样性的见解

基本信息

批准号：
22KJ0040
负责人：
田路矩之
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では、鳴禽類ソングバードの歌行動の種間多様性に着目し、行動進化の分子神経基盤の解明を目指す。これまでの研究からソングバードの歌制御回路において、興奮性投射ニューロンの神経機能特性（遺伝子発現）の個体/種間多様性が大きい、という実験結果を得た。この結果を基にソングバードの歌行動を制御する神経回路の種分化過程について、興奮性投射ニューロンの生理特性(遺伝子発現)の違いが歌の違いを生じ、その差が種として固定されることで、種特異的行動の進化が生じるという作業仮説を立てた。本研究ではこの仮説に基づき1. 興奮性投射ニューロンの生理特性の多様性が歌表現型に及ぼす作用、 2.多様性を生み出すメカニズム、を同定し、それらが種間と個体間で同様のものかを検証する。当該年度は以下の実験を行った。実験(I-1) 異種間ハイブリッドを用いた遺伝子発現パターンと歌表現型の関連性の検証キンカチョウとカノコスズメのハイブリッドは、歌表現型にバイアスがあり、キンカチョウの歌のみを歌う個体とカノコスズメの歌のみを歌う個体が存在する。これらハイブリッドの歌制御回路についてsingle cell RNA-seqを行い、歌表現型のバイアスと遺伝子発現パターンのバイアスが一致するかを調べた。実験(I-2) 同じ/異なる歌を学習させたキンカチョウを用いた遺伝子発現パターンの検証同じまたは異なる歌を歌うキンカチョウを用いてsingle cell RNA-seqを行い、歌表現型が同じ個体では遺伝子発現パターンも同じなのかを検証した。これらの検証結果からトランスクリプトーム全体のパターンと歌のパターンは一致せず、むしろトランスクリプトームパターンは遺伝的背景を強く反映していることを明らかにした。今後は個々の遺伝子について歌パターンとの相関を検証する必要があることが示唆された。

这项研究着重于鸣禽中歌手行为的种间多样性，旨在阐明行为进化的分子神经基础。先前的研究获得了实验结果，表明兴奋性投影神经元的神经功能特性（基因表达）在歌曲鸟的歌曲控制电路中高度多样。基于这些结果，我们提出了一个有效的假设，即控制歌曲中的歌曲行为的神经回路的物种形成过程，这就是为什么当兴奋性投射神经元的生理特性（基因表达）导致歌曲中的差异以及差异为物种时，物种特异性行为的演变会发生。基于这一假设，这项研究将确定1。兴奋性投影神经元对歌曲表型的生理特性的影响，2。产生多样性的机制，并检查它们在物种和个体之间是否相似。在今年进行了以下实验。实验（I-1）使用异源混合体对基因表达模式与歌曲表型之间的关系验证，雀科和麻雀的杂种具有偏见的歌曲表型，有些人只在雀科和麻雀之歌中唱歌。在这些混合歌曲控制电路上进行了单细胞RNA-Seq，以确定歌曲表型的偏差和基因表达模式的偏置是否匹配。实验（I-2）使用具有相同/不同歌曲的雀科对基因表达模式进行验证，我们使用具有相同或不同歌曲的雀科进行了单细胞RNA-Seq，以验证具有相同歌曲表型的个体的基因表达模式是否相同。这些测试结果表明，总体转录组模式和歌曲模式不匹配，而转录组模式则强烈反映了遗传背景。有人建议，有必要检查将来单个基因和歌曲模式之间的相关性。