ژنتیک رفتاری حیوانات (1)
یکی از راه های بررسی رفتار حیوانات بررسی ویژگی های مشابه در حیوانات است. اگر چه این کار دارای محدودیت های واضحی است، مدل های حیوانی از رفتار انسان ندرتاً به عنوان ابزاری مؤثر بوسیلهی محققین مورد استفاده قرار
مترجم: حبیب الله علیخانی
منبع:راسخون
منبع:راسخون
یکی از راه های بررسی رفتار حیوانات بررسی ویژگی های مشابه در حیوانات است. اگر چه این کار دارای محدودیت های واضحی است، مدل های حیوانی از رفتار انسان ندرتاً به عنوان ابزاری مؤثر بوسیلهی محققین مورد استفاده قرار می گیرد. یک چنین مدل هایی برای آگاهی یافتن از بیماری ها مفید می باشند اما این مدل ها همچنین شامل اطلاعات مفید در زمینهی میزان مشارکت فاکتورهای ژنتیک بر روی برخی از ویژگی های رفتاری معمولی نیز می باشد. بسیاری از گونه ها هم در تحقیقات ژنتیک و هم در تحقیقات فیزیولوژیک مورد استفاده قرار می گیرند. این گونه ها عبارتند از پستانداران، موش ها، موش صحرایی، پرندگان، ماهی ها و کرم میوه. ویژگی های مختلف که در این حیوانات مورد بررسی قرار می گیرد، عبارتست از: یادگیری/ هوش، جستجوی چیزهای تازه، اضطراب، تکانش (impulsivity)، پرخاشگری، فزونکاری (hyperactivity)، اعتیاد (addiction)، برهمکنش های اجتماعی، جهت گیری های جنسیتی، احساسات، افسردگی و وران پریشی (neuroticism) می باشد.
6.2. این فصل انواع مختلف مدل های موجود را طبقه بندی می کند که بوسیلهی محققین مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین علاوه بر این در مورد مسائل مربوط به استفاده از مدل های حیوانی که در هنگام بررسی باید به آنها توجه داشت، نیز مورد بررسی قرار گرفته است. این فصل عمدتاً بر روی تحقیقاتی تمرکز یافته است که بر روی موش ها، انجام شده است. علت این موضوع این است که بیشتر تحقیقات در زمینهی ژنتیک رفتاری از مدل های موشی برای توجیح رفتار انسان، استفاده کرده اند. اگر چه پستاندارانی مانند میمون شباهت بیشتری به انسان ها دارند، دلایل متعددی وجود دارد که چرا از پستانداران دیگر (غیر انسان) برای مطالعهی ژنتیک رفتاری انسان استفاده نشده است. تحقیقاتی که در انها از پستانداران استفاده شده است، مشکلات اخلاقی بیشار نسبت به مدل های حیوانی داشته است که در آنها از موجودات خزنده استفاده شده است. میمون ها به سرعت زاد و ولد نمی کنند و همچنین دارای تعداد زاد و ولد زیاد نیز نیستند. زمان و هزینهی مربوط به تولید و پرورش آنها می توان مانع بزرگی در سر راه استفاده از آنها باشد. بسیاری از نژادهای موش ها هم اکنون وجود دارد که به طور انتخابی پرورش داده می شوند تا بدین صورت، ویژگی های خاص نشان داده شوند. برای این دلایل است که هم اکنون موش ها به عنوان ارگانیزم های مورد استفاده در مطالعهی ژنتیک رفتار انسانی، هستند.
بسیاری از ژن ها که در فرایندهای بیولوژیکی اساسی شرکت دارند، مورد شناسایی و حفاظت قرار گرفته اند. این بدین معناست که بسیاری از ژن ها در گونه های مختلف، مشابه هستند. به دلیل این حقیقت که بسیاری از ژن ها که دارای نقش مهمی در رشد و پیشرفت گونه ها دارد و پروتئین های تولیدی بوسیلهی آنها، در انسان و حیوان، مشابه هستند، شواهد قابل توجهی که از تحقیقات بر روی موش ها بدست می آید، می تواند به عنوان راهنما در مورد انسان ها مورد استفاده قرار گیرد. به هر حال، وقتی یافته های بدست آمده در مطالعات مختلف را در نظر بگیریم، این واجب است که به یاد داشته باشیم، حفظ و نگهداری یک ژن در دو گونه، ضرورتا بدین معنا نیست که این ژن ها به خودی خود، زمان بندی تجلی آنها در ارگانیزم ها یا عملکرد آنها، دقیقا در انسان و موش، مشابه است.
مدل های حیوانی چگونه ایجاد شده اند؟
قبل از این که این ممکن شود که ژن های خاص را در حیوانات دستکاری کنیم، محققین اثر رفتاری بازدارندهی بخش های خاصی از مغز حیوانات را از نقطه نظر اثر آنها بر روی رفتار حیوانات، مورد بررسی قرار می دهند. امروزه، تغییرات در ترکیب ژنتیکی حیوانات می تواند به چندین روش انجام شود. این کار هم با انتخاب حیواناتی انجام می شود که از خود رفتار طبیعی خاصی نشان می دهند و هم با استفاده از دستکاری ژنتیک، انجام می شود. روش های اصلی عبارتند از:
تغییرات در حیوانات خاص با استفاده از جراحی، مقید کردن، رژیم غذایی و ... می باشد و به نژاد انسان ها مربوط نمی شود.
پرورش انتخابی حیواناتی که دارای ویژگی های خاص که در آن حیوانات به طور خاص و بر اساس ویژگی های خاص رفتار مشاهده شده در آنها، برای جفتگیری انتخاب می شوند. و پرورش انتخابی حیواناتی که تحت محیط های پرورش خاص قرار گرفته اند. این حیوانات را می توان هم تقویت و هم تضعیف کرد.
تغییرات القا شده در ژن های خاص با استفاده از حذف یا از بین بردن یک ژن، القای یک ژن، انتقال یک ژن به حیوان برای ایجاد یک حیوان تراژنتیک و استفاده از دارو و پرتوهای خاص. تغییرات می توانند به طور ماهرانه در یکی از گونه ها انجام شود. برخی اوقات این مسئله اثر قابل توجهی مشابه با حذف ژنتیکی دارد.
پرورش انتخابی، بر روی تغییر ژنتیکی سرمایه گذاری می کند که یا در موش های اصلاح نشده وجود دارد یا در موش هایی که بوسیلهی پیوند دو جنس یا گونه های هم تیره، ایجاد شده اند. اندازه گیری ویژگی های رفتاری ممکن است برای جدا کردن گروه هایی از حیوانات مورد استفاده قرار گیرد که دارای نژاد مشابهی در زیر گروه ها خود نیستند. برای مثال: پرخاشگر یا غیر پرخاشگری، کاوش گری یا غیر کاوش گری. پرورش انتخابی حیوانات با حداکثر ویژگی های مورد نیاز برای تعدادی از نسل ها انجام شده است.
اغلب، با به پایان رسیدن آزمایشات انتخابی، حیوانات ممکن است از طریق تخم کشی، ازدیاد شوند. گروه های حیوانات که دارای نژاد (genotypes) مشابه هستند اما از لحاظ رخ مانه (phenotype) متفاوت می باشند، نیز می توانند با تخم کشی از حیوانات هم تیره (inbreeding) دارای منشأ خانوادگی مشابه، ایجاد شوند. به هر حال، تنوع ژنتیکی در نظر گرفته شده، در مقایسه با چیزی که در طبیعت اتفاق می افتد، محدود است.
جهش های ژنتیکی می تواند به صورت تصادفی و از طریق تابش پرتوهای اشعهی X یا با استفاده از مواد شیمیایی موتاژنیک (mutagenic) انجام شود. چندین پروژهی در مقیاس بزرگ در حال انجام است که در آن، هزاران موش با استفاده از مواد شیمیایی موتاژنیک، تحت جهش ژنتیکی قرار می گیرند. زاد و ولد این موش ها سپس برای بررسی گسترهی وسیعی از ویژگی ها مانند ناهنجاری های رفتاری و عصبی (neurobiological) مورد ارزیابی قرار می گیرد. بعد از یافتن چنین تغییراتی، ما می توانیم از طریق تخم کشی از حیوانات هم تیره یک خط از حیواناتی را ایجاد کنیم که می خواهیم ویژگی های آنها را مورد بررسی قرار دهیم. منشأ ایجاد جهش، در زمانی که می خواهیم حیواناتی را زاد و ولد کنیم که دارای رخ مانهی غیر طبیعی مشابه با ویژگی های پیچیدهی مد نظر محققین هستند، باید مد نظر قرار گیرد. وقتی که یک چنین خط تغییری در حیوانات ایجاد شود، تحقیقات دیگر ممکن است ما را قادر سازد تا جهش هایی که موجب ایجاد یک خصیصهی خاص می شوند را تشخیص داد. این مسئله هنوز مشخص نشده است که خصیصه های پیچیده می توانند با القای جهش های ژنتیکی، تکرار شوند یا نه و یا به طور مشابه، این آزمایشات تا چه حدی برای اصول ژنیتکی ناشناخته، مفید می باشند.
موش دوگی (Doogie mice)
در اینجا، ما یک توصیف خلاصه در مورد پروژه ای ارائه می دهیم که به بررسی حافظه و یادگیری موش های اصلاح ژنتیکی شده، پرداخته است. این مطالعه برای بررسی نحوهی درمان بیمارانی آلزایمری انجام شده است که دارای مشکلات حافظه و یادگیری هستند. علاوه بر این، ارزیابی میزان بهبود تغییرات نرمال این خصوصیت ها با استفاده از برونیابی بدست آمده است. این بهبودها بخش های از هوش را تشکیل می دهند که هم بوسیلهی محققین و هم خبرگذاری های عمومی مورد توجه قرار گرفته است. موش اصلاح ژنتیکی دارای نام مستعار دوگی (Doogie) است.
این موش از لحاظ ژنتیکی به گونه ای اصلاح شده بود که دارای ژنی است که بر روی مغز اثر می گذارد و این تصور وجود دارد که این ژن بر روی یادگیری اثر دارد. موش اصلاح ژنتیکی، سپس با موش های اصلاح ژنتیکی نشده، از لحاظ عملکرد مختلف، مورد مقایسه قرار گرفت. در این تست، قابلیت موش در تشخیص اشیاء که قبلا دیده بودند، مورد ارزیابی قرار گرفت. با این کار توانایی آنها در یادآوری رویدادهایی مورد ازیابی قرار گرفت که موجب پدید آمدن پاسخ های احساسی می شود. همچنین رابطهی میان یک شوک الکتریکی و یک خروجی خاص و یادگیری فضایی آنها مورد ارزیابی قرار گرفت. موش اصلاح ژنتیکی یافته به نظر دارای وزن نرمال و رفتار جفت گیری طبیعی است اما به نظر می رسد که دارای ظرفیت یادگیری بهبود یافته است. وقتی این آزمایش ها 3 تا 6 ماه بعد از تولید این موش انجام شد، موش های اصلاح ژنتیکی یافته تمایل بیشتری برای انجام رفتارهای کاوشی دارند، کارایی آنها در وضعیت های جدید بیشتر است و قابلیت آنها برای برنامه ریزی و ذخیره سازی اطلاعات بیشتر است. محققین این استدلال را کرده اند که اصلاح ژنتیکی موجب می شود تا حافظهی دراز مدت موش بهبود یابد. این مشکل است که اثرات دقیق این اصلاح ژنتیکی بر روی مغز، اندازه گیری شود. به هر حال، اثرات افزایشی در یک آزمایش، تنها سه روز باقی ماند و در سایرین، به ندرت به چند ساعت رسید. بنابراین، این ادعاها در این زمینه باید با دقت بالا انجام شود.
با وجود این، خبرگذاری های علمی و عمومی، به سرعت این نتایج را گسترش دادند و گفته اند که ژن یادگیری وجود دارد. این ژن همچنین ژن هوش و یا ژن IQ نامیده شد. این ژن ممکن است بر روی انسان ها نیز اثرگذار باشد. بر اساس خبرگذاری اصلی این خبر که دانشگاه پرینستون بوده است، محققین ادعا کرده اند که این یافته ها همچنین نشان داده است که بهبود ژنتیکی حافظه و هوش در پستانداران امکان پذیر است. بنابراین، این تحقیق مثال قابل توجهی در این زمینه است که چگونه تکنولوژی ژنتیک ممکن است بر روی انسان ها و جامعه اثرگذار است. این تحقیق بر اساس این فرضیه انجام شده است که القای ژنی ممکن است به مغز کمک کند تا ظرفیت یادگیری دوران کودکی خود را در دوران کهنسالی نیز حفظ کنند. این مثال پوشش رسانه ای قابل توجهی را به خود اختصاص داده است.
تحقیقاتی که اخیر بر روی برخی از گونه های اصلاح ژنتیکی شدهی موش انجام شده است، پیشنهاد داده است که اثر غیر قابل پیش بینی و اضافی این دستکاری ها، قابل توجه هستند. در واقع حساسیت افراد و میزان رنج آنها افزایش می یابد. این نشان می دهد که تلاش های برای بهبود ژنتیکی، ممکن است اثرات جانبی غیر قابل پیش بینی داشته باشد.
مزیت های استفاده از حیوانات در مطالعهی ژنتیکی رفتار انسان چیست؟
یکی از مزیت های واضح تحقیق هایی که در آنها از موش استفاده می شود، این است که انسان ها و موش ها ژنوم های موش ها و انسان ها مشابه هستند به نحوی که بسیاری از ژن های انسانی در موش ها نیز وجود دارد. تولید مثل موش بسیار سریع و فراوان است. بنابراین، برنامه های مربوط به تولید مثل می تواند به سهولت انجام شود. بسیاری از اندام های موش همچنین به اندام های انسانی شبیه است. بنابراین، کشف بخش هایی از بدن و مغز که در آنها ژن های کاندیدا وارد عمل می شود، می تواند در آزمایشگاه انجام شود. این بخش ها در موش ها معمولا مشابه انسان هاست. یک مزیت خاص این روش این است که محققین می توانند پیش از تولید موش و در ابتدای عمر تشکیل آنها، القای ژنی را انجام دهند. در این روش امکان ترسیم مسیر عبور ژنی وجود دارد. برخی ژن ها در ابتدا سریع القا می شوند و امکان القای دوباره وجود ندارد؛ در حالی که سایر ژن ها را می توان بعدا نیز القا کرد. هر چه بتوان یک ژن را زودتر القا نمود، قابلیت بررسی عملکرد آنها بالاتر است. این مسئله ممکن است امکان برنامه ریزی تداخل ایجادی در طی دورهی وجود دارد که در آن مغز پذیرای تغییر می باشد. وقتی عملکرد ژن ها و نحوهی دقیق تولید آنها مورد بررسی قرار گیرد، امکان انجام تدابیر درمانی جدید وجود دارد. برای مثال، در صورتی که از مدل های موش برای بررسی سیستم گوش انسان استفاده شود، محققین ممکن است قادر شوند تا زمان دقیق ایمپلنت گذاری را بدست آورند.
رفتارهای تا حدی پیچیده که در پستانداران ایجاد می شود، می تواند به دلیل وجود و تولید مواد شیمیایی بوسیلهی ژن های خاص شود. برای مثال، موش صحرایی نشان داده است که دو مادهی شیمیایی در مغز به نام های نئوپپتید اکسی توسین (neuropeptides oxytocin) و واسوپریسین (vasopressin) دارای نقش مهمی بر روی رفتار مربوط به تک همسری هستند. برخی از موش های صحرایی تک همسر هستند. آنها دارای دانسیتهی بالاتری از گیرنده های اکسی توسین در بخش های خاص مغز هستند. این به نظر می رسد که رفتارهای خاص به ایجاد پیوندهای اجتماعی، مربوط می شود اما سایر رفتارهای عمومی آنها در زمانی تغییر می کند که به حیوانات ماده ای تزریق می شود که موجب کور شدن منابع تولید این نئوپپتیدها در مغز می شود. چیزی که هم اکنون کمتر مشخص شده است، این است که مفهموم این مکانیزم ها در زمینهی رفتار انسانی چگونه است، ارتباط آنها با بیماری ها و نحوهی عملکرد آنها در حالت نرمال چگونه است! این مسئله را باید متذکر شویم که عدم وجود شواهد در این زمینه، موجب شده است تا اثر آنها بر روی رفتارهای انسانی مشخص نشود. به طور عکس، اگر نتایج حیوانی پیشنهاد دهد که یک مکانیزم عصب شناسی خاص در بروز رفتارهای پیچیدهی، اثر دارند، این باور کردنی است که حداقل برخی از این مکانیزم ها می تواند سرانجام موجب کشف مکانیزم هایی شود که در انسان ها بروز می کند. برای مثال، این فهمیده شده است که اصول شیمیایی ایجاد شده در هنگام بروز اختلالات خواب در موشها، سگ ها و انسان ها یکسان است.
مشکلات مربوط به استفاده از حیوانات در مطالعات ژنتیکی مربوط به رفتارهای انسانی، چیست؟
در حالی که ژن های انسانی دارای مشابهت زیادی با موش هاست، الگوهای تجلی این ژن ها در انسان و موش متفاوت است (هم از لحاظ مکانی و هم زمانی). در حقیقت، فرایندهای وابسته به زمان، به طور قابل توجهی در میان این دو گونه، متفاوت است. اگر چه ژن های خاص ممکن است مشابه باشند، برهمکنش های میان ژن ها و محیط های داخلی و خارجی، ممکن است متفاوت باشد. ژن های یکسان ممکن است عملکرد متفاوتی در داخل مغز گونه های مختلف ایجاد کند و ممکن است در طی زمان و مراحل مختلف توسعه، تغییر کند. این مسئله ممکن است وجود داشته باشد که داشتن یک ژن به جای دو کپی نرمال از ژن، در موش ها، نسبت به انسانها، اهمیت کمتری داشته باشد. یک چنین تفاوت های بالقوه، باید همواره در نظر گرفته شود. بنابراین عمومیت دادن نتایج بدست آمده از موش ها به انسان، زود هنگام است و نیاز به دقت و بررسی خاص دارد.
در آزمایشات علمی، باید دقت بالایی در تفسیر نتایج داشت. نتایج باید تکرار شوند وگر نه نتایج گزارش شده نمی تواند مستدل باشد زیرا برخی اوقات خروجی ها حتی در شرایطی که همهی شرایط ایده آل باشد، متفاوت می باشد. برای مثال، یک گروه از محققین نتایج بدست آمده از سه آزمایشگاه مختلف را که بر روی موش های کار می کردند، با هم مقایسه کرده اند. این موش ها بوسیلهی ژن اصلاح شده اند به نحوی که مواد شیمیایی موجود در مغز آنها تنظیم شده بود. هر کدام از این آزمایشگاه ها نژادهای یکسانی از موش ها را مورد بررسی قرار دادند و روش کار آنها نیز یکسان بود. آزمایشات در یک روز و تحت شرایط آزمایشگاهی یکسانی انجام شد. همچنین تغذیهی موش ها و آزمون های به عمل آمده در آنها نیز یکسان بود. نتایج بدست آمده، از لحاظ برخی جنبه ها، شگفت آور بود. برای مثال، در تست سادهی تشخیص اضطراب، نتایج بدست آمده از آزمایشگاهی تا آزمایشگاه دیگر، متفاوت بود. مثلا یک موش اصلاح نژادی تحرک کمتری در ناحیهی بازار ماز (maze) داشت در حالی که موش اصلاح نژاد یافتهی موجود در آزمایشگاه دیگر، فعالیت کمتری داشت. در آزمایشگاه سوم، تفاوت فعالیتی میان موش اصلاح شده و اصلاح نشده، وجود نداشت. این نتایج احتمالاً به دلیل تفاوت های غیر قابل کنترلی بوده است که بر روی این نتایج اثرگذاشته اند. برای مثال جابجایی، عطر مورد استفاده بوسیلهی کارمندان و میزان آب مورد استفاده بوسیلهی موش ها می توانند از جملهی تفاوت های غیر قابل کنترل باشد. برخی از این تفاوت ها، مخصوصاً جابجا کردن نمونه ها، می تواند موجب تأثیر بر روی پاسخ های عاطفی موش و از این رو تغییر در رفتار آنها شود. نتایجی که تحت شرایط مختلف و یا استفاده از راه های مختلف، تکرار شده است، به احتمال زیاد نسبت به نتایج بدست آمده از یک بار اندازه گیری، بیشتر مطمئن هستند. البته این پیش بینی دقیقا بر روی مطالعات ژنتیک، اعمال نمی شوند. نتایج بدست آمده به احتمال زیاد همواره به محیطی وابسته هستند که آزمون ها در آن انجام می شود. توجه کنید که برای مثال، از کار انداختن یک ژن موجود در مغز، ممکن است هیچ نتیجه ای بر روی رفتار موش نداشته باشد، در حالی که این کار در انسان ها ممکن است موجب تأثیر بر روی رفتار انسان شود. این مسئله از این موضوع نشئت می گیرد که یک ژن می تواند موجب ایجاد رفتارهای گوناگون در دو گونهی مختلف شود.
اثرات ژنتیکی معمولا به گذشتهی موجود زنده وابسته است (هم اثر سایر ژن ها و هم فاکتورهای محیط زیستی) به نحوی که حتی بعد از تولید مثل با ایجاد تغییر رفتاری خاص، این واضح است که برهمکنش نژاد حیوان موجب ایجاد رخ مانه های نهایی می شود. علاوه بر این، اثرات ژنتیک می تواند در یک محیط بیشتر و در محیطی دیگر، کمتر و یا مخرب باشد. برای مثال، در کرم میوه، این فهمیده شده است که یک تعداد از مکان های موجود بر روی کروموزوم های خاص (QTLs) شناسایی شده اند که بر روی طول عمر کرم اثر دارند. به هر حال، تحقیقات آشکار ساخته است که اثر این QTLs تابعی از جنس و محیط کرم می باشد. همچنین برخی اثرات رقابتی بر روی عمر، در جنس های مختلف و محیط های مختلف، ایجاد می شود.
فاکتور دیگری که به مسائل عمومیت دادن نتایج بدست آمده برای موش به نتایج بدست آمده برای انسان، مربوط می شود، این حقیقت است که مجموعهی رفتارهای قابل اندازه گیری موش ها در آزمایش ها نسبت به انسان ها، محدود تر است. اغلب اثرات اصلاح ژنتیکی بر روی یک حیوان، تنها با توجه به یک فرضیهی منفرد مورد مطالعه قرار می گیرد. این فرضیه در مورد کارکرد یک ژن است و به این حقیقت توجه نمی شود که ژن ممکن است پلی تروپیک (Pleiotropic) باشد (یعنی دارای بیش از یک اثر باشد) و بر روی چندین بخش از بدن اثر داشته باشد.
وقتی هوش در موش ها مورد بررسی قرار می گیرد، بیشتر محققین بر روی حافظهی فضایی (spatial memory) تمرکز کرده اند. این حافظه بوسیلهی یک ماز آبی (water maze) سنجیده می شود. در این ماز، موش به یاد می آورد که در کجا یک پایهی قرار داده شده در داخل یک تانک آب، واقع شده است. چگونه می توان افزایش در ظرفیت یادگیری موش و بنابراین، کارایی آن در یک ماز آبی را با حافظهی انسان، مقایسه کرد؟ سایر اندازه گیری ها اغلب مورد استفاده قرار نمی گیرند اما چیزی که ممکن است رابطهی مشابهی با رفتار انسان داشته باشد، سرعت فرایند یا زمانی است که برهمکنش در برابر تحریک ها جدید می باشد. محققین امروزه تمایل دارند تا از گسترهی وسیعی از آزمون های برای مقایسهی رفتار موش و انسان، استفاده کنند.
در حقیقت، این مسئله واضح شده است که تحقیقات ژنتیک خوب نیازمند این است که خصوصیت های حاصله از اصلاح ژنتیک، به خوبی اندازه گیری و تعریف شود.
نتیجه گیری
در خاتمه، این مشاهده شد که تحقیقات بر روی حیوانات یکی از روش ها برای بررسی اثرات رفتاری است. در حالی که مشابه زیادی بین انسان و حیوان، وجود دارد، نتایج مطالعات نشان داده است که حیوانات نمی توانند راه سر راستی برای بررسی رفتار انسان ها مهیا کنند. قالب 6.2 موضوعات مرکزی مربوط به این فصل را بیان کرده است.
نکات کلیدی در مورد مدل های حیوانی مورد استفاده در توجیح رفتار انسانی
مدل های حیوانی دارای مزیت های خوبی در زمینهی آگاهی یافتن از نحوهی اثر ژن ها بر روی ارگانیزم ها و پرورش مغز می باشند.
مدل های حیوانی می توانند با استفاده از تکنیک های مختلفی مانند تولید مثل انتخابی و دستکاری مستقیم ژن های خاص ایجاد شوند.
اگر چه مشابهت زیادی میان ژن های انسانی و حیوانات دیگر وجود دارد، تفاوت های قابل توجهی میان ژن های موجود در ارگانیزم ها وجود دارد.
ایجاد مشابهت میان ویژگی های انسانی پیچیده مانند هوش، شخصیت و جهتگیری جنسیتی و رفتار حیوانی، مشکل است. این مسئله ممکن است ارزش بالقوهی تحقیقات را محدود کند.
به خاطر این دلایل، باید در زمان فرضیه سازی در زمینهی تحقیقات ژنتیک مرتبط با حیوانات و بررسی رابطهی آنها با رفتارهای انسانی، بسیار با دقت عمل کنیم.
6.2. این فصل انواع مختلف مدل های موجود را طبقه بندی می کند که بوسیلهی محققین مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین علاوه بر این در مورد مسائل مربوط به استفاده از مدل های حیوانی که در هنگام بررسی باید به آنها توجه داشت، نیز مورد بررسی قرار گرفته است. این فصل عمدتاً بر روی تحقیقاتی تمرکز یافته است که بر روی موش ها، انجام شده است. علت این موضوع این است که بیشتر تحقیقات در زمینهی ژنتیک رفتاری از مدل های موشی برای توجیح رفتار انسان، استفاده کرده اند. اگر چه پستاندارانی مانند میمون شباهت بیشتری به انسان ها دارند، دلایل متعددی وجود دارد که چرا از پستانداران دیگر (غیر انسان) برای مطالعهی ژنتیک رفتاری انسان استفاده نشده است. تحقیقاتی که در انها از پستانداران استفاده شده است، مشکلات اخلاقی بیشار نسبت به مدل های حیوانی داشته است که در آنها از موجودات خزنده استفاده شده است. میمون ها به سرعت زاد و ولد نمی کنند و همچنین دارای تعداد زاد و ولد زیاد نیز نیستند. زمان و هزینهی مربوط به تولید و پرورش آنها می توان مانع بزرگی در سر راه استفاده از آنها باشد. بسیاری از نژادهای موش ها هم اکنون وجود دارد که به طور انتخابی پرورش داده می شوند تا بدین صورت، ویژگی های خاص نشان داده شوند. برای این دلایل است که هم اکنون موش ها به عنوان ارگانیزم های مورد استفاده در مطالعهی ژنتیک رفتار انسانی، هستند.
بسیاری از ژن ها که در فرایندهای بیولوژیکی اساسی شرکت دارند، مورد شناسایی و حفاظت قرار گرفته اند. این بدین معناست که بسیاری از ژن ها در گونه های مختلف، مشابه هستند. به دلیل این حقیقت که بسیاری از ژن ها که دارای نقش مهمی در رشد و پیشرفت گونه ها دارد و پروتئین های تولیدی بوسیلهی آنها، در انسان و حیوان، مشابه هستند، شواهد قابل توجهی که از تحقیقات بر روی موش ها بدست می آید، می تواند به عنوان راهنما در مورد انسان ها مورد استفاده قرار گیرد. به هر حال، وقتی یافته های بدست آمده در مطالعات مختلف را در نظر بگیریم، این واجب است که به یاد داشته باشیم، حفظ و نگهداری یک ژن در دو گونه، ضرورتا بدین معنا نیست که این ژن ها به خودی خود، زمان بندی تجلی آنها در ارگانیزم ها یا عملکرد آنها، دقیقا در انسان و موش، مشابه است.
مدل های حیوانی چگونه ایجاد شده اند؟
قبل از این که این ممکن شود که ژن های خاص را در حیوانات دستکاری کنیم، محققین اثر رفتاری بازدارندهی بخش های خاصی از مغز حیوانات را از نقطه نظر اثر آنها بر روی رفتار حیوانات، مورد بررسی قرار می دهند. امروزه، تغییرات در ترکیب ژنتیکی حیوانات می تواند به چندین روش انجام شود. این کار هم با انتخاب حیواناتی انجام می شود که از خود رفتار طبیعی خاصی نشان می دهند و هم با استفاده از دستکاری ژنتیک، انجام می شود. روش های اصلی عبارتند از:
تغییرات در حیوانات خاص با استفاده از جراحی، مقید کردن، رژیم غذایی و ... می باشد و به نژاد انسان ها مربوط نمی شود.
پرورش انتخابی حیواناتی که دارای ویژگی های خاص که در آن حیوانات به طور خاص و بر اساس ویژگی های خاص رفتار مشاهده شده در آنها، برای جفتگیری انتخاب می شوند. و پرورش انتخابی حیواناتی که تحت محیط های پرورش خاص قرار گرفته اند. این حیوانات را می توان هم تقویت و هم تضعیف کرد.
تغییرات القا شده در ژن های خاص با استفاده از حذف یا از بین بردن یک ژن، القای یک ژن، انتقال یک ژن به حیوان برای ایجاد یک حیوان تراژنتیک و استفاده از دارو و پرتوهای خاص. تغییرات می توانند به طور ماهرانه در یکی از گونه ها انجام شود. برخی اوقات این مسئله اثر قابل توجهی مشابه با حذف ژنتیکی دارد.
پرورش انتخابی، بر روی تغییر ژنتیکی سرمایه گذاری می کند که یا در موش های اصلاح نشده وجود دارد یا در موش هایی که بوسیلهی پیوند دو جنس یا گونه های هم تیره، ایجاد شده اند. اندازه گیری ویژگی های رفتاری ممکن است برای جدا کردن گروه هایی از حیوانات مورد استفاده قرار گیرد که دارای نژاد مشابهی در زیر گروه ها خود نیستند. برای مثال: پرخاشگر یا غیر پرخاشگری، کاوش گری یا غیر کاوش گری. پرورش انتخابی حیوانات با حداکثر ویژگی های مورد نیاز برای تعدادی از نسل ها انجام شده است.
اغلب، با به پایان رسیدن آزمایشات انتخابی، حیوانات ممکن است از طریق تخم کشی، ازدیاد شوند. گروه های حیوانات که دارای نژاد (genotypes) مشابه هستند اما از لحاظ رخ مانه (phenotype) متفاوت می باشند، نیز می توانند با تخم کشی از حیوانات هم تیره (inbreeding) دارای منشأ خانوادگی مشابه، ایجاد شوند. به هر حال، تنوع ژنتیکی در نظر گرفته شده، در مقایسه با چیزی که در طبیعت اتفاق می افتد، محدود است.
جهش های ژنتیکی می تواند به صورت تصادفی و از طریق تابش پرتوهای اشعهی X یا با استفاده از مواد شیمیایی موتاژنیک (mutagenic) انجام شود. چندین پروژهی در مقیاس بزرگ در حال انجام است که در آن، هزاران موش با استفاده از مواد شیمیایی موتاژنیک، تحت جهش ژنتیکی قرار می گیرند. زاد و ولد این موش ها سپس برای بررسی گسترهی وسیعی از ویژگی ها مانند ناهنجاری های رفتاری و عصبی (neurobiological) مورد ارزیابی قرار می گیرد. بعد از یافتن چنین تغییراتی، ما می توانیم از طریق تخم کشی از حیوانات هم تیره یک خط از حیواناتی را ایجاد کنیم که می خواهیم ویژگی های آنها را مورد بررسی قرار دهیم. منشأ ایجاد جهش، در زمانی که می خواهیم حیواناتی را زاد و ولد کنیم که دارای رخ مانهی غیر طبیعی مشابه با ویژگی های پیچیدهی مد نظر محققین هستند، باید مد نظر قرار گیرد. وقتی که یک چنین خط تغییری در حیوانات ایجاد شود، تحقیقات دیگر ممکن است ما را قادر سازد تا جهش هایی که موجب ایجاد یک خصیصهی خاص می شوند را تشخیص داد. این مسئله هنوز مشخص نشده است که خصیصه های پیچیده می توانند با القای جهش های ژنتیکی، تکرار شوند یا نه و یا به طور مشابه، این آزمایشات تا چه حدی برای اصول ژنیتکی ناشناخته، مفید می باشند.
موش دوگی (Doogie mice)
در اینجا، ما یک توصیف خلاصه در مورد پروژه ای ارائه می دهیم که به بررسی حافظه و یادگیری موش های اصلاح ژنتیکی شده، پرداخته است. این مطالعه برای بررسی نحوهی درمان بیمارانی آلزایمری انجام شده است که دارای مشکلات حافظه و یادگیری هستند. علاوه بر این، ارزیابی میزان بهبود تغییرات نرمال این خصوصیت ها با استفاده از برونیابی بدست آمده است. این بهبودها بخش های از هوش را تشکیل می دهند که هم بوسیلهی محققین و هم خبرگذاری های عمومی مورد توجه قرار گرفته است. موش اصلاح ژنتیکی دارای نام مستعار دوگی (Doogie) است.
این موش از لحاظ ژنتیکی به گونه ای اصلاح شده بود که دارای ژنی است که بر روی مغز اثر می گذارد و این تصور وجود دارد که این ژن بر روی یادگیری اثر دارد. موش اصلاح ژنتیکی، سپس با موش های اصلاح ژنتیکی نشده، از لحاظ عملکرد مختلف، مورد مقایسه قرار گرفت. در این تست، قابلیت موش در تشخیص اشیاء که قبلا دیده بودند، مورد ارزیابی قرار گرفت. با این کار توانایی آنها در یادآوری رویدادهایی مورد ازیابی قرار گرفت که موجب پدید آمدن پاسخ های احساسی می شود. همچنین رابطهی میان یک شوک الکتریکی و یک خروجی خاص و یادگیری فضایی آنها مورد ارزیابی قرار گرفت. موش اصلاح ژنتیکی یافته به نظر دارای وزن نرمال و رفتار جفت گیری طبیعی است اما به نظر می رسد که دارای ظرفیت یادگیری بهبود یافته است. وقتی این آزمایش ها 3 تا 6 ماه بعد از تولید این موش انجام شد، موش های اصلاح ژنتیکی یافته تمایل بیشتری برای انجام رفتارهای کاوشی دارند، کارایی آنها در وضعیت های جدید بیشتر است و قابلیت آنها برای برنامه ریزی و ذخیره سازی اطلاعات بیشتر است. محققین این استدلال را کرده اند که اصلاح ژنتیکی موجب می شود تا حافظهی دراز مدت موش بهبود یابد. این مشکل است که اثرات دقیق این اصلاح ژنتیکی بر روی مغز، اندازه گیری شود. به هر حال، اثرات افزایشی در یک آزمایش، تنها سه روز باقی ماند و در سایرین، به ندرت به چند ساعت رسید. بنابراین، این ادعاها در این زمینه باید با دقت بالا انجام شود.
با وجود این، خبرگذاری های علمی و عمومی، به سرعت این نتایج را گسترش دادند و گفته اند که ژن یادگیری وجود دارد. این ژن همچنین ژن هوش و یا ژن IQ نامیده شد. این ژن ممکن است بر روی انسان ها نیز اثرگذار باشد. بر اساس خبرگذاری اصلی این خبر که دانشگاه پرینستون بوده است، محققین ادعا کرده اند که این یافته ها همچنین نشان داده است که بهبود ژنتیکی حافظه و هوش در پستانداران امکان پذیر است. بنابراین، این تحقیق مثال قابل توجهی در این زمینه است که چگونه تکنولوژی ژنتیک ممکن است بر روی انسان ها و جامعه اثرگذار است. این تحقیق بر اساس این فرضیه انجام شده است که القای ژنی ممکن است به مغز کمک کند تا ظرفیت یادگیری دوران کودکی خود را در دوران کهنسالی نیز حفظ کنند. این مثال پوشش رسانه ای قابل توجهی را به خود اختصاص داده است.
تحقیقاتی که اخیر بر روی برخی از گونه های اصلاح ژنتیکی شدهی موش انجام شده است، پیشنهاد داده است که اثر غیر قابل پیش بینی و اضافی این دستکاری ها، قابل توجه هستند. در واقع حساسیت افراد و میزان رنج آنها افزایش می یابد. این نشان می دهد که تلاش های برای بهبود ژنتیکی، ممکن است اثرات جانبی غیر قابل پیش بینی داشته باشد.
مزیت های استفاده از حیوانات در مطالعهی ژنتیکی رفتار انسان چیست؟
یکی از مزیت های واضح تحقیق هایی که در آنها از موش استفاده می شود، این است که انسان ها و موش ها ژنوم های موش ها و انسان ها مشابه هستند به نحوی که بسیاری از ژن های انسانی در موش ها نیز وجود دارد. تولید مثل موش بسیار سریع و فراوان است. بنابراین، برنامه های مربوط به تولید مثل می تواند به سهولت انجام شود. بسیاری از اندام های موش همچنین به اندام های انسانی شبیه است. بنابراین، کشف بخش هایی از بدن و مغز که در آنها ژن های کاندیدا وارد عمل می شود، می تواند در آزمایشگاه انجام شود. این بخش ها در موش ها معمولا مشابه انسان هاست. یک مزیت خاص این روش این است که محققین می توانند پیش از تولید موش و در ابتدای عمر تشکیل آنها، القای ژنی را انجام دهند. در این روش امکان ترسیم مسیر عبور ژنی وجود دارد. برخی ژن ها در ابتدا سریع القا می شوند و امکان القای دوباره وجود ندارد؛ در حالی که سایر ژن ها را می توان بعدا نیز القا کرد. هر چه بتوان یک ژن را زودتر القا نمود، قابلیت بررسی عملکرد آنها بالاتر است. این مسئله ممکن است امکان برنامه ریزی تداخل ایجادی در طی دورهی وجود دارد که در آن مغز پذیرای تغییر می باشد. وقتی عملکرد ژن ها و نحوهی دقیق تولید آنها مورد بررسی قرار گیرد، امکان انجام تدابیر درمانی جدید وجود دارد. برای مثال، در صورتی که از مدل های موش برای بررسی سیستم گوش انسان استفاده شود، محققین ممکن است قادر شوند تا زمان دقیق ایمپلنت گذاری را بدست آورند.
رفتارهای تا حدی پیچیده که در پستانداران ایجاد می شود، می تواند به دلیل وجود و تولید مواد شیمیایی بوسیلهی ژن های خاص شود. برای مثال، موش صحرایی نشان داده است که دو مادهی شیمیایی در مغز به نام های نئوپپتید اکسی توسین (neuropeptides oxytocin) و واسوپریسین (vasopressin) دارای نقش مهمی بر روی رفتار مربوط به تک همسری هستند. برخی از موش های صحرایی تک همسر هستند. آنها دارای دانسیتهی بالاتری از گیرنده های اکسی توسین در بخش های خاص مغز هستند. این به نظر می رسد که رفتارهای خاص به ایجاد پیوندهای اجتماعی، مربوط می شود اما سایر رفتارهای عمومی آنها در زمانی تغییر می کند که به حیوانات ماده ای تزریق می شود که موجب کور شدن منابع تولید این نئوپپتیدها در مغز می شود. چیزی که هم اکنون کمتر مشخص شده است، این است که مفهموم این مکانیزم ها در زمینهی رفتار انسانی چگونه است، ارتباط آنها با بیماری ها و نحوهی عملکرد آنها در حالت نرمال چگونه است! این مسئله را باید متذکر شویم که عدم وجود شواهد در این زمینه، موجب شده است تا اثر آنها بر روی رفتارهای انسانی مشخص نشود. به طور عکس، اگر نتایج حیوانی پیشنهاد دهد که یک مکانیزم عصب شناسی خاص در بروز رفتارهای پیچیدهی، اثر دارند، این باور کردنی است که حداقل برخی از این مکانیزم ها می تواند سرانجام موجب کشف مکانیزم هایی شود که در انسان ها بروز می کند. برای مثال، این فهمیده شده است که اصول شیمیایی ایجاد شده در هنگام بروز اختلالات خواب در موشها، سگ ها و انسان ها یکسان است.
مشکلات مربوط به استفاده از حیوانات در مطالعات ژنتیکی مربوط به رفتارهای انسانی، چیست؟
در حالی که ژن های انسانی دارای مشابهت زیادی با موش هاست، الگوهای تجلی این ژن ها در انسان و موش متفاوت است (هم از لحاظ مکانی و هم زمانی). در حقیقت، فرایندهای وابسته به زمان، به طور قابل توجهی در میان این دو گونه، متفاوت است. اگر چه ژن های خاص ممکن است مشابه باشند، برهمکنش های میان ژن ها و محیط های داخلی و خارجی، ممکن است متفاوت باشد. ژن های یکسان ممکن است عملکرد متفاوتی در داخل مغز گونه های مختلف ایجاد کند و ممکن است در طی زمان و مراحل مختلف توسعه، تغییر کند. این مسئله ممکن است وجود داشته باشد که داشتن یک ژن به جای دو کپی نرمال از ژن، در موش ها، نسبت به انسانها، اهمیت کمتری داشته باشد. یک چنین تفاوت های بالقوه، باید همواره در نظر گرفته شود. بنابراین عمومیت دادن نتایج بدست آمده از موش ها به انسان، زود هنگام است و نیاز به دقت و بررسی خاص دارد.
در آزمایشات علمی، باید دقت بالایی در تفسیر نتایج داشت. نتایج باید تکرار شوند وگر نه نتایج گزارش شده نمی تواند مستدل باشد زیرا برخی اوقات خروجی ها حتی در شرایطی که همهی شرایط ایده آل باشد، متفاوت می باشد. برای مثال، یک گروه از محققین نتایج بدست آمده از سه آزمایشگاه مختلف را که بر روی موش های کار می کردند، با هم مقایسه کرده اند. این موش ها بوسیلهی ژن اصلاح شده اند به نحوی که مواد شیمیایی موجود در مغز آنها تنظیم شده بود. هر کدام از این آزمایشگاه ها نژادهای یکسانی از موش ها را مورد بررسی قرار دادند و روش کار آنها نیز یکسان بود. آزمایشات در یک روز و تحت شرایط آزمایشگاهی یکسانی انجام شد. همچنین تغذیهی موش ها و آزمون های به عمل آمده در آنها نیز یکسان بود. نتایج بدست آمده، از لحاظ برخی جنبه ها، شگفت آور بود. برای مثال، در تست سادهی تشخیص اضطراب، نتایج بدست آمده از آزمایشگاهی تا آزمایشگاه دیگر، متفاوت بود. مثلا یک موش اصلاح نژادی تحرک کمتری در ناحیهی بازار ماز (maze) داشت در حالی که موش اصلاح نژاد یافتهی موجود در آزمایشگاه دیگر، فعالیت کمتری داشت. در آزمایشگاه سوم، تفاوت فعالیتی میان موش اصلاح شده و اصلاح نشده، وجود نداشت. این نتایج احتمالاً به دلیل تفاوت های غیر قابل کنترلی بوده است که بر روی این نتایج اثرگذاشته اند. برای مثال جابجایی، عطر مورد استفاده بوسیلهی کارمندان و میزان آب مورد استفاده بوسیلهی موش ها می توانند از جملهی تفاوت های غیر قابل کنترل باشد. برخی از این تفاوت ها، مخصوصاً جابجا کردن نمونه ها، می تواند موجب تأثیر بر روی پاسخ های عاطفی موش و از این رو تغییر در رفتار آنها شود. نتایجی که تحت شرایط مختلف و یا استفاده از راه های مختلف، تکرار شده است، به احتمال زیاد نسبت به نتایج بدست آمده از یک بار اندازه گیری، بیشتر مطمئن هستند. البته این پیش بینی دقیقا بر روی مطالعات ژنتیک، اعمال نمی شوند. نتایج بدست آمده به احتمال زیاد همواره به محیطی وابسته هستند که آزمون ها در آن انجام می شود. توجه کنید که برای مثال، از کار انداختن یک ژن موجود در مغز، ممکن است هیچ نتیجه ای بر روی رفتار موش نداشته باشد، در حالی که این کار در انسان ها ممکن است موجب تأثیر بر روی رفتار انسان شود. این مسئله از این موضوع نشئت می گیرد که یک ژن می تواند موجب ایجاد رفتارهای گوناگون در دو گونهی مختلف شود.
اثرات ژنتیکی معمولا به گذشتهی موجود زنده وابسته است (هم اثر سایر ژن ها و هم فاکتورهای محیط زیستی) به نحوی که حتی بعد از تولید مثل با ایجاد تغییر رفتاری خاص، این واضح است که برهمکنش نژاد حیوان موجب ایجاد رخ مانه های نهایی می شود. علاوه بر این، اثرات ژنتیک می تواند در یک محیط بیشتر و در محیطی دیگر، کمتر و یا مخرب باشد. برای مثال، در کرم میوه، این فهمیده شده است که یک تعداد از مکان های موجود بر روی کروموزوم های خاص (QTLs) شناسایی شده اند که بر روی طول عمر کرم اثر دارند. به هر حال، تحقیقات آشکار ساخته است که اثر این QTLs تابعی از جنس و محیط کرم می باشد. همچنین برخی اثرات رقابتی بر روی عمر، در جنس های مختلف و محیط های مختلف، ایجاد می شود.
فاکتور دیگری که به مسائل عمومیت دادن نتایج بدست آمده برای موش به نتایج بدست آمده برای انسان، مربوط می شود، این حقیقت است که مجموعهی رفتارهای قابل اندازه گیری موش ها در آزمایش ها نسبت به انسان ها، محدود تر است. اغلب اثرات اصلاح ژنتیکی بر روی یک حیوان، تنها با توجه به یک فرضیهی منفرد مورد مطالعه قرار می گیرد. این فرضیه در مورد کارکرد یک ژن است و به این حقیقت توجه نمی شود که ژن ممکن است پلی تروپیک (Pleiotropic) باشد (یعنی دارای بیش از یک اثر باشد) و بر روی چندین بخش از بدن اثر داشته باشد.
وقتی هوش در موش ها مورد بررسی قرار می گیرد، بیشتر محققین بر روی حافظهی فضایی (spatial memory) تمرکز کرده اند. این حافظه بوسیلهی یک ماز آبی (water maze) سنجیده می شود. در این ماز، موش به یاد می آورد که در کجا یک پایهی قرار داده شده در داخل یک تانک آب، واقع شده است. چگونه می توان افزایش در ظرفیت یادگیری موش و بنابراین، کارایی آن در یک ماز آبی را با حافظهی انسان، مقایسه کرد؟ سایر اندازه گیری ها اغلب مورد استفاده قرار نمی گیرند اما چیزی که ممکن است رابطهی مشابهی با رفتار انسان داشته باشد، سرعت فرایند یا زمانی است که برهمکنش در برابر تحریک ها جدید می باشد. محققین امروزه تمایل دارند تا از گسترهی وسیعی از آزمون های برای مقایسهی رفتار موش و انسان، استفاده کنند.
در حقیقت، این مسئله واضح شده است که تحقیقات ژنتیک خوب نیازمند این است که خصوصیت های حاصله از اصلاح ژنتیک، به خوبی اندازه گیری و تعریف شود.
نتیجه گیری
در خاتمه، این مشاهده شد که تحقیقات بر روی حیوانات یکی از روش ها برای بررسی اثرات رفتاری است. در حالی که مشابه زیادی بین انسان و حیوان، وجود دارد، نتایج مطالعات نشان داده است که حیوانات نمی توانند راه سر راستی برای بررسی رفتار انسان ها مهیا کنند. قالب 6.2 موضوعات مرکزی مربوط به این فصل را بیان کرده است.
نکات کلیدی در مورد مدل های حیوانی مورد استفاده در توجیح رفتار انسانی
مدل های حیوانی دارای مزیت های خوبی در زمینهی آگاهی یافتن از نحوهی اثر ژن ها بر روی ارگانیزم ها و پرورش مغز می باشند.
مدل های حیوانی می توانند با استفاده از تکنیک های مختلفی مانند تولید مثل انتخابی و دستکاری مستقیم ژن های خاص ایجاد شوند.
اگر چه مشابهت زیادی میان ژن های انسانی و حیوانات دیگر وجود دارد، تفاوت های قابل توجهی میان ژن های موجود در ارگانیزم ها وجود دارد.
ایجاد مشابهت میان ویژگی های انسانی پیچیده مانند هوش، شخصیت و جهتگیری جنسیتی و رفتار حیوانی، مشکل است. این مسئله ممکن است ارزش بالقوهی تحقیقات را محدود کند.
به خاطر این دلایل، باید در زمان فرضیه سازی در زمینهی تحقیقات ژنتیک مرتبط با حیوانات و بررسی رابطهی آنها با رفتارهای انسانی، بسیار با دقت عمل کنیم.
/ج
مقالات مرتبط
تازه های مقالات
ارسال نظر
در ارسال نظر شما خطایی رخ داده است
کاربر گرامی، ضمن تشکر از شما نظر شما با موفقیت ثبت گردید. و پس از تائید در فهرست نظرات نمایش داده می شود
نام :
ایمیل :
نظرات کاربران
{{Fullname}} {{Creationdate}}
{{Body}}