日本科学家利用“斗鱼”揭示基因与神经活动同步的“夫妻相”原理

暹罗斗鱼。图片来源：人间本色

当拳王穆罕默德·阿里与乔·弗雷泽在拳击台上对擂时，几乎没人会想到他们脑袋里的基因发生了什么变化。

阿里与弗雷泽的世纪之战，照片摄于1971年

但最近一项有关斗鱼的新研究表明，在鱼打斗的过程中，它们大脑中的基因开始以一种协调的方式开启和关闭。我们尚不清楚这些基因在做什么，以及它们对打斗有什么影响，但人类大脑也可能在发生类似的变化。

近日，发表在《PLOS Genetics》上的一项新研究，试图解答这一长期以来的谜题。

美国伊利诺伊大学香槟分校的行为生态学家Alison Bell说：“这项研究或许很好地展示了‘社交互动能够深入影响人体’的方式。”

动物（包括人类）如何协调行为的分子基础仍然是个谜。德克萨斯大学奥斯汀分校的进化社会神经科学家Hans Hofmann说：“无论是交配还是打架，动物都很擅长，但我们并不清楚它们是如何做到的。”

该研究通讯作者、日本北里大学的分子生物学家Norihiro Okada首次在电视上看到暹罗斗鱼时，他意识到这些动物可以帮助解开这个谜题。

体型如金鱼般大小暹罗斗鱼原产于泰国，经过培育后，它们的鳍和尾巴都变得非常大，且颜色更加亮丽夺目。水族馆倾向于将这些称为“斗鱼”的宠物分开饲养。因为它们具有领地意识，可以进行持续1小时以上的打斗，包括攻击、撕咬和追逐。它们甚至还会在鱼式摔跤中锁住对方下颌。

Okada和他的同事录制了17对鱼之间长达十几个小时的打斗视频，然后分析了在每一次打斗过程中发生的情况及时间。研究人员在论文中写道：“打斗时间越长，这些鱼的行为越同步。它们的迂回战、攻击和撕咬的时间比我们认为的要长。”

研究人员还确定，鱼之间的打斗是“精心设计”的。例如，在持续约80分钟的打斗中，每次行动之间似乎都有“商定好”的休息时间。即每隔5到10分钟打斗就会升级一次，斗鱼会锁住彼此的下颌，这种策略可以阻止对手呼吸，因此考验谁能坚持更长的时间。然后，它们分开呼吸少顷，车轮战继续。

图片来源：PLOS Genetics

研究人员发现，这种协同行为也发生在分子水平上。

经过20分钟的打斗，有五对鱼斗败而亡。研究人员比较了在打斗前后鱼大脑中哪些基因是开启的。60分钟后，他们对另外5组鱼进行同样的测试。

图片来源：PLOS Genetics

研究人员发现，在20分钟时，一些相同的基因，即启动其他基因的“中间早期基因”在每条鱼中都是活跃的。在60分钟时，又有数百个基因协同表达。特定基因开启的时间特定于每对鱼，这表明这对鱼的相互作用正在协调一连串的变化。Hofmann说：“这些鱼的同步程度非常惊人。”

图片来源：PLOS Genetics

Okada不知道这些基因做了什么，也不知道它们是如何影响打斗过程的。他认为，实力较弱的斗鱼需要评估对手的实力并在受伤前退出战斗，而基因可能在其中发挥作用。但Hofmann和Bell猜测这些基因对鱼在日后与其他鱼打斗会产生更大的影响。

去年，有两个研究团队在《Cell》上报道了互动的哺乳动物之间大脑活动是同步的。其中一个团队研究了蝙蝠在黑暗房间里飞行并避免碰撞，另一个团队测试了小鼠在小型竞技场中的优势。在两项研究中，动物间互动的时间越长，它们的大脑活动就越同步。

图片来源：Cell

其中一篇论文的作者、加州大学洛杉矶分校的神经科学家Weizhe Hong说，这项新研究为此类工作“增加了新维度”，因为现在看来基因和神经活动是同步的。他们的发现无疑为未来的研究提出了许多令人兴奋的问题。

Bell说，我们在鱼类身上观察到的现象也可能适用于人类。例如，上世纪80年代的一项研究显示，长期生活在一起的夫妇，他们的面部特征会变得越来越相似，即我们常说的“夫妻相”。

↑黄渤夫妇

Okada说，这也可能是基因活动趋同的信号。

论文链接：

https://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1008831

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(19)30682-8?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0092867419306828%3Fshowall%3Dtrue