Uma nova pesquisa da UC San Francisco descobriu que, embora os pássaros canoros machos jovens sejam geneticamente predispostos a soar como seus pais, A experiência precoce enriquecida com um pai adotivo pode superar esse destino genético. Essa descoberta tem implicações impressionantes para o nosso pensamento sobre como a experiência influencia a genética de características humanas complexas, como capacidade de aprendizagem ou mesmo doença psiquiátrica, dizem os autores.

Neurocientistas como Michael Brainard da UCSF, Ph.D., há muito estudam pássaros canoros como o tentilhão-de-bengala (Lonchura striata domestica) como um modelo de como comportamentos complexos como a linguagem humana são moldados pela experiência inicial. Como a linguagem humana, a canção de acasalamento única de um tentilhão macho é aprendida cedo na vida ouvindo e imitando "tutores" adultos. Na natureza, geralmente é o pai do pássaro, mas pássaros jovens criados por adultos não aparentados no laboratório aprenderão a cantar a canção de seu pai adotivo.

Agora o laboratório de Brainard mostrou que nem todas as experiências iniciais são iguais em sua influência sobre pássaros jovens impressionáveis:expostos apenas a um "tutor sintético computadorizado, "Os pássaros jovens voltarão a cantar como um pai biológico que nunca conheceram ou ouviram. A pesquisa - publicada na semana de 25 de dezembro, Em 2017 PNAS - sugere que o canto dos tentilhões tem um componente genético mais forte do que se imaginava anteriormente, mas também que esse impulso genético pode ser suprimido pelo tipo certo de experiência do início da vida.

"O que vimos é que a contribuição genética para o canto de um pássaro depende das especificidades da experiência desse pássaro. Esta é uma demonstração impressionante de que a herdabilidade para comportamentos complexos como o canto dos pássaros não é fixa, como costuma ser assumido, mas, em vez disso, pode variar drasticamente, dependendo da experiência de um indivíduo, "disse Brainard, um professor de fisiologia e psiquiatria na UCSF, Investigador do Howard Hughes Medical Institute, e membro do UCSF Weill Institute for Neurosciences.

Como observado, pesquisadores há muito consideram que a estrutura do canto dos pássaros adultos é dominada pela influência de qualquer canto que um pássaro ouve quando filhote. Contudo, David Mets, Ph.D., um pós-doutorado no laboratório Brainard e o primeiro autor do novo artigo, notou uma quantidade surpreendente de variação entre as canções de cada tentilhão de Bengala no laboratório, mesmo quando todos os pássaros foram expostos ao mesmo canto do tutor controlado experimentalmente no início da vida.

Para determinar se essas diferenças podem ser causadas por uma contribuição genética previamente negligenciada para o canto dos pássaros, Mets desenvolveu um conjunto cuidadoso de experimentos para controlar a contribuição da genética e da experiência. Ele removeu os ovos de seus ninhos logo depois de serem postos para garantir que os filhotes nunca ouvissem a música de seus pais, até mesmo no ovo. Ele então expôs os filhotes apenas a canções geradas por computador cuidadosamente controladas, que ele variava no andamento na tentativa de influenciar o andamento da canção que os jovens pássaros aprenderiam.

Para surpresa dos pesquisadores, eles descobriram que esses pássaros ignoravam em grande parte o ritmo das canções sintéticas, e desenvolveram canções adultas com ritmos muito mais próximos das canções de seus pais - que eles nunca tinham ouvido. Os pesquisadores quantificaram essa observação, mostrando que 55 por cento da variabilidade no canto dos pássaros experimentais pode ser explicada por diferenças no canto de seus pais, mas apenas 21% foram motivados por diferenças na música sintética que ouviam quando eram garotas.

Em um segundo conjunto de experimentos, Mets se livrou do tutor sintético e, em vez disso, expôs filhotes de tentilhões - que também nunca tinham ouvido as canções de seus pais - a machos adultos vivos não aparentados. Os pesquisadores ficaram novamente surpresos ao descobrir uma reversão completa dos resultados vistos com a tutoria sintética:a canção do tutor ao vivo contribuiu com 53 por cento para o ritmo das canções adultas dos pássaros jovens, com diferenças nas canções de seus pais contribuindo com apenas 16 por cento.

"Isso foi realmente emocionante porque mostrou que a experiência fornecida por um tutor ao vivo pode realmente reduzir a contribuição da genética para comportamentos complexos como o canto dos pássaros, "Mets disse." Nós sabíamos antes que tutores vivos ajudavam as aves a aprender melhor e mais rápido, mas ficamos surpresos ao descobrir que essa experiência pode realmente substituir a genética do pássaro. "

"Nós nos acostumamos com a ideia de que características e comportamentos complexos podem ter um grande componente genético, "Brainard acrescentou, citando estudos humanos de gêmeos idênticos separados no nascimento que, no entanto, compartilham semelhanças surpreendentes em coisas como seu senso de humor, Senso de moda, e assim por diante. "Mas essas histórias tendem a supor que o componente genético é fixo - o desempenho acadêmico é 20 por cento genético ou 80 por cento genético. Estamos mostrando aqui que a contribuição da genética é tudo menos fixa - no caso do desempenho acadêmico, a escola que você frequenta pode muito bem superar qualquer contribuição da genética. "

Os resultados levantam a possibilidade de que os estudos genéticos humanos que não conseguem explicar as diferenças na experiência dos indivíduos podem estar produzindo conclusões enganosas sobre as contribuições genéticas para comportamentos complexos, Brainard disse.

Os pesquisadores agora esperam usar o tentilhão de Bengala como modelo para explorar como a genética e a experiência interagem no cérebro para influenciar comportamentos complexos, como o canto dos pássaros. "Onde no cérebro estão os genes do pai e a experiência da infância competindo pelo controle do ritmo da música?" Perguntou Mets. "Essa é a próxima pergunta realmente excitante."

Os resultados também sugerem uma oportunidade mais ampla de compreender as características específicas de experiências precoces enriquecidas que lhes permite substituir as predisposições genéticas, Brainard disse:"Este é um futuro distante, claro, mas destaca o potencial de intervenção comportamental precoce para ajudar a mitigar traços genéticos negativos, como uma predisposição para doenças psiquiátricas. "