Science丨一朝机遇风中起，雄鼠命运各西东

脑声常谈

2025-01-08 17:38发布于上海科普领域创作者

好书推荐！《动物行为实验指南》电子版pdf，网盘发货

《动物行为实验指南》共674页，涵盖了常见的实验动物，如小鼠、大鼠和斑马鱼，详细描述了每一种行为测试的实验设计、测试设备、实验流程、评估指标、预期结果、常见问题及解决方法、数据分析、模型应用与局限性等各个方面。它通过快速引导，帮助研究人员高效地掌握实验的每个阶段，减少了查阅文献和寻找方法的时间，成为各类科研人员的重要参考资料。

《动物行为实验指南》共计收录了16种动物行为类型，包括焦虑抑郁、学习记忆、痛觉、运动、恐惧、社交、癫痫、操作、成瘾、视觉、痒觉、味觉、嗅觉、睡眠、斑马鱼行为以及常见动物模型等内容。每一类动物行为下，都详细介绍了多个经典的实验范式，涵盖了超过100种实验方法。

生命早期的偶然性（或称 “运气”）在塑造个体的发展过程中起着重要作用。

基于此，2025年1月3日美国康奈尔大学神经生物学与行为学系Michael J. Sheehan研究团队在Science杂志发表了“Competitive social feedback amplifies the role of early life contingency in male mice”揭示了竞争性社会反馈放大了早期生活偶然性在雄性小鼠中的作用。

通过对比在功能基因上完全相同的自由生活小鼠的发育轨迹，这些小鼠中有的经历了高水平的资源竞争（雄性），有的则没有（雌性），作者发现竞争放大了早期的偶然性。雄性之间的资源竞争会形成一个反馈循环，这一循环放大了早期偶然性的重要性，并将个体推向不同的、自我强化的生命轨迹，而雌性似乎不存在同样的过程。作者的研究结果表明，性选择的强度可能存在自我限制，并且这些结果凸显了即使在不存在任何潜在能力（“优势”）差异的情况下，偶然性也有可能导致生命结果的差异。

图一雄性比雌性更早形成成年表型

通过取每个个体在实验最后3天（56至58日龄）的PC1和PC2得分的平均值来确定动物最终成年行为表型。对于每个性别，作者评估了个体早期时间点的表型与其最终成年行为表型之间的关系，方法是建立最终成年表型与个体在5天非重叠窗口期（例如，21至25日龄）的平均表型之间的线性回归。对于PC1和PC2，雄性比雌性更早呈现出个体成年行为表型，雄性行为比雌性行为更早能预测最终成年行为。在整个发育过程中，同一雄性个体早期与晚期行为之间的相关性强度，显著高于雌性个体。此外，对于PC1和PC2，早期行为与成年行为之间线性关系的斜率，雄性比雌性更接近1，且这种强相关性在雄性中出现的年龄更早。

接下来，评估个体性发育时间上的这些性别差异，是否可以用竞争反馈在放大早期偶然性影响方面的性别特异性差异来解释。作者构建了一个基于主体的定量模型，以预测竞争过程如何塑造早期偶然性对表型的长期影响。在没有竞争反馈的情况下，表型值随机增减。当存在竞争反馈时，如果个体在与随机选择的个体的竞争互动中获胜，其表型值增加；若失败则表型值下降。互动中获胜的概率取决于两个互动个体的相对表型值。因此，在存在竞争的情况下，生命开始时事件结果最不可预测，而随着表型差异的出现并通过竞争反馈得到强化，结果变得更具可预测性。当存在竞争反馈回路时，在模型周期内任何给定时间的行为与周期结束时行为之间的相关性更强，早期与晚期行为之间关系的斜率更接近1.0。因此，作者在行为个体性发育中观察到的性别差异，完全可以用性别特异性竞争过程的差异来解释，这些竞争过程放大了生命早期表型的偶然性差异。即使在控制了其他变量后，雄性小鼠的行为个体性发展更快、更早地受到早期生活经历的影响，而这种影响是由竞争过程放大的。这一发现强调了社会环境和竞争动态在塑造行为和发展轨迹中的重要角色。

图二对资源获取的竞争通过一种性别特异性的竞争反馈循环塑造了雄性的表型

接下来，作者评估雄性和雌性在资源竞争强度上是否存在差异，且这种差异的表现方式能够支持这种假定的具有性别偏向性的竞争反馈循环。通过为每只动物计算每晚的 “资源竞争得分” 来估算个体每晚获取资源的情况。与雄性面临比雌性更激烈竞争的情况相符，雄性之间的资源竞争得分差异比雌性之间更大。这种差异与性成熟的开始同时出现，在此期间，预计雄性小鼠之间的同性竞争强度会增加。另外两项证据表明，只有雄性而非雌性，经历了强烈的竞争反馈，使其走上自我强化的不同生命轨迹。第一，早期（21至27日龄）个体体重的微小差异能够预测雄性成年（46至58日龄）时的资源竞争得分，但对雌性却无法预测。

随着发育进程，获取资源不同的雄性之间的体重差异逐渐增大，这与雄性经历竞争反馈循环，使获胜者相对于失败者状况得到改善的情况相符，而雌性不存在这种发育模式。第二，雄性的资源竞争得分能够有力地预测其他雄性的行为表型，而雌性则并非如此，这表明雄性间的竞争对雄性的日常行为和获得配偶的机会有重大影响。早期体重的微小差异能预测成年雄性的资源竞争得分，但对雌性无效。且随着发育，资源获取不同的雄性体重差异增大，显示出一种竞争反馈循环，雌性则无此模式。这说明早期的微小差异在雄性竞争中逐渐放大，影响了它们的资源获取和身体发育。通过主成分分析，发现雄性的资源竞争得分能有力预测其他成年行为指标，而雌性不能。这表明资源竞争对雄性的日常行为和获取配偶机会影响重大，进一步体现了在竞争反馈循环上的性别差异。

总结

这项研究表明，即使是基因完全相同的动物（例如通过克隆或其他方式获得的同基因个体），它们在生活中的表现和发展轨迹也可能大相径庭。这意味着，早期生活中的偶然事件、环境影响和其他不可预测、不可控的经历对个体的发展有着重大影响，即便这些个体在遗传上几乎没有差异。这一发现对于理解人类社会的不平等有重要意义。这项研究强调了环境和社会经历在个体发展中不可忽视的作用，为理解人类社会不平等提供了新的视角，并提示需要更加全面地考虑影响个人成功的多种因素。

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