Ensam gen kontrollerar hjärnstorlek hos fiskar

24.6.2015
En överraskande enkel mekanism kontrollerar storleken på hjärnan – i alla fall när det gäller fiskar. Genom att studera guppies och zebrafiskar har forskare i Finland, Sverige och England upptäckt fiskarnas "intelligensgen". Genen väntas kunna berätta mer även om människohjärnans utveckling och funktion.

En enda gen, Angiopoietin-1, kontrollerar hjärnstorlek och intelligens hos fiskar visar en ny studie av forskare vid Stockholms Universitet, University College of London och Helsingfors Universitet.

Fiskar med större hjärnor och högre intelligens hade högre uttryck av Angiopoietin-1 (Ang-1), och när genuttrycksnivåerna hos Ang-1 sänktes experimentellt skapades fiskar med mindre hjärnor. Trenderna uppvisades hos två mycket obesläktade fiskarter, guppyn (Poecilia reticulata), och zebrafisken (Danio rerio). Resultaten tyder på att Ang-1 är viktig för hjärnans utveckling och funktion hos många fiskar.

Studien som idag publicerades i Proceedings of the Royal Society, har identifierat den underliggande genetiska arkitekturen bakom naturlig variation i hjärnstorlek och kognitiva förmågor. Resultaten kan betyda att Ang-1 är viktig för hjärnans utvecklig även hos andra ryggradsdjur, inklusive människan, men ytterligare forskning krävs innan det kan fastställas, enligt forskarna bakom studien.

Selektionslinjer med olika stora hjärnor hos guppies med påvisade skillnader i intelligens, framtagna av Niclas Kolm och hans forskargrupp vid Stockholms Universitet, användes för första steget i studien; en genuttrycksanalys av alla gener i fiskarnas arvsmassa. Det var en 10 procentig skillnad i hjärnstorlek mellan fiskarna i analysen och bara en enda gen, Ang-1, uttrycktes olika mellan fiskar med stora respektive små hjärnor. Påföljande steg i studien med nedreglering av Ang-1 hos zebrafisksembryos av professor Pertti Panulas forskargrupp vid Helsingfors universitet bekräftade att Ang-1 är viktig för hjärnans storlek.

– Vi blev förvånade över att en enda gen var uppreglerade hos guppies med stora hjärnor. Eftersom hjärnan är ett så komplext organ trodde vi att genetiken bakom hjärnans storlek skulle vara komplicerad, men våra resultat tyder på att hjärnans storlek kontrolleras genom en relativt enkel genetisk mekanism, säger Judith Mank, professor vid University College of London.

Proteinet som Ang-1 kodar för har en viktig roll i bildandet av blodkärl och hjärnceller hos många ryggradsdjur vilket tyder på att genen kan spela en stor roll för hjärnans storlek och funktion hos andra djur, även hos människor.

– Andra gener kan också vara viktiga för hjärnans storlek tidigt i den embryonala utvecklingen men inga andra gener hade någon skilllnad i genuttryck mellan vuxna individer med små eller stora hjärnor. Framtida studier kommer att utföras för att lösa gåtan om även andra gener kan spela roll på embryostadiet, säger Niclas Kolm, docent vid Stockholms Universitet.

– Vi vet ännu inte om Ang-1 är viktig för människohjärnans storlek och storleksvariation – denna gen ingår inte bland de typiska gener som studeras i forskning på människohjärnans storlek – men eftersom genen är viktig för bildandet av nya blodkärl även hos människor så kan det finnas en koppling eftersom större hjärnor kräver högre blodtillförsel, särskilt under tillväxt och under många av hjärnans funktioner. Dessa mönster ger oss möjlighet att studera Ang-1 och dess funktion hos olika ryggradsdjur, säger Judith Mank, professor vid University College of London.

Den svenska forskagruppen, med fokus på guppies, leds av Niclas Kolm och ingår i Stockholms Universitets profilområde Samverkan mellan gener och miljö.

Den finländska forskargruppen, Zebrafish Unit, leds av Pertti Panula och är knuten till Helsingfors universitets Centrum för neurovetenskaper.

Den brittiska forskargruppen, The Mank Lab, leds av Judith Mank vid University College of London.

Nyheten publicerades på Helsingfors universitets webbsidor i samarbete med Stockholms universitet.

Läs mer om: Hälsa