Als het om gedrag gaat, onderzoekers zijn verder gegaan dan het debat over 'natuur versus opvoeding'. Het is duidelijk dat genen en omgeving beide een rol spelen. Echter, hoe ze op moleculair niveau op elkaar inwerken om gedrag vorm te geven, is nog onduidelijk.

Een nieuwe studie werpt een waardevol licht op deze relatie. De krant, vandaag gepubliceerd in PNAS , onthult hoe epigenetica - veranderingen in genexpressie die het DNA niet veranderen - interageren met genen om verschillende voedingsgedragingen bij fruitvliegen vorm te geven. Dit onderzoek ontsluit het moleculaire mechanisme dat ervoor zorgt dat 'rover'-vliegen meer naar voedsel zoeken dan 'sitter'-vliegen. Het is de eerste studie in zijn soort die een causaal verband aantoont tussen epigenetica, genetica en gedrag.

"We hebben een empirisch voorbeeld van hoe deze interactie belangrijk is voor verschillen in elk soort gedrag, ", zegt hoofdauteur Ina Anreiter. Ze voegt eraan toe dat deze bevindingen onderzoekers kunnen helpen begrijpen hoe het gedrag van individuen verschilt, of fruitvliegjes, muizen of zelfs mensen.

Anreiter is een PhD-student in het laboratorium van CIFAR Weston Fellow Marla Sokolowski aan de Universiteit van Toronto in de afdeling Ecologie en Evolutionaire Biologie. Sokolowski is mededirecteur van CIFAR's Child &Brain Development-programma en bestudeert het 'foeragerende gen' in fruitvliegen sinds ze het voor het eerst ontdekte in de jaren tachtig. Het onderzoek is mede gefinancierd door CIFAR en uitgevoerd in samenwerking met Jamie Kramer van Western University.

De onderzoekers begonnen met het isoleren van genproducten en identificeren welke de sleutel waren tot het vormgeven van het verschillende voedingsgedrag van rovers en sitters. G9a, een epigenetische regulator, bleek noodzakelijk voor deze rover-sitter verschillen. Het interageert met het foerageergen door epigenetische sporen achter te laten, door toevoeging van methylgroepen, op eiwitten die zijn geassocieerd met DNA van een van de promotors van het foeragerende gen. Rovers waren sterker gemethyleerd dan sitters, wat een afname van de RNA-expressie van deze foeragerende genpromotor veroorzaakte. Deze bevindingen toonden aan dat de verschillende genetica van rovers en sitters interageren met epigenetische mechanismen om gedragsverschillen te reguleren

Anreiter ging nog een stap verder in het onderzoek door het causale verband aan te tonen. Ze bemoeide zich met de RNA-transcripten die specifiek zijn voor een van de foeragerende genpromoters en keerde met succes het fenotype om dat de vliegen onderscheidde - en de 'sitters' werden getransformeerd in 'rovers'. Deze bevinding gaf inzicht in hoe complexe genen met veel genproducten gedrag reguleren. Zoals in dit geval, voedingsgedrag wordt gereguleerd door slechts een van de vier klassen van genproducten.

Deze transgene benadering kon niet worden gedaan bij mensen, die hun eigen versie van een foerageergen hebben. Toch bieden de bevindingen nog steeds belangrijke inzichten in ons gedrag. "Met het mensenwerk, we konden het mechanisme niet echt begrijpen, hoe het gebeurde, en met de fruitvlieg kunnen we, ', zegt Sokolowski.

Anreiter suggereert dat onderzoekers met deze methode menselijk gedrag in fruitvliegen kunnen modelleren, en gebruik het om de onderliggende mechanismen van het gedrag te begrijpen. Het onderzoek is geïnspireerd op discussies in het Child &Brain Development-programma met experts, variërend van genetici van fruitvliegen tot clinici. Een interessant onderzoek was het werk van adviseur Elisabeth Binder over agressie en jeugdtrauma. Binder toonde aan dat er epigenetische tekens zijn die zijn gedeponeerd door een geschiedenis van kindermishandeling, en dat als een kind een genetische aanleg heeft, dit kan bepalen hoe veerkrachtig het is tegen die veranderingen.

"Een van de grote vragen in het Child &Brain Development-programma door de jaren heen is hoe ervaring wordt ingebed in onze biologie en de mechanismen daarvoor, ', zegt Sokolowski.

Met het moleculaire mechanisme voor één gedrag ontgrendeld, onderzoekers hebben een nieuwe weg om mogelijk nog veel meer te ontdekken.