När det kommer till beteende, forskare har tagit sig bortom debatten om "natur versus nurture". Det är underförstått att både gener och miljö spelar en roll. Dock, hur de interagerar på molekylär nivå för att forma beteendet är fortfarande oklart.

En ny studie kastar värdefullt ljus över detta förhållande. Pappret, publiceras idag i PNAS , avslöjar hur epigenetik – förändringar i genuttryck som inte förändrar DNA – interagerar med gener för att forma olika matbeteenden hos fruktflugor. Denna forskning låser upp den molekylära mekanismen som får "rover"-flugor att söka föda mer än "sitter"-flugor. Det är den första studien i sitt slag som visar ett orsakssamband mellan epigenetik, genetik och beteende.

"Vi har ett empiriskt exempel på hur denna interaktion är viktig för skillnader i alla slags beteenden, " säger huvudförfattaren Ina Anreiter. Hon tillägger att dessa fynd kan hjälpa forskare att förstå hur individers beteende skiljer sig, om fruktflugor, möss eller till och med människor.

Anreiter är doktorand i CIFAR Weston Fellow Marla Sokolowskis labb vid University of Toronto vid institutionen för ekologi och evolutionsbiologi. Sokolowski är meddirektör för CIFARs Child &Brain Development-program och har studerat "födosöksgenen" i fruktflugor sedan hon först upptäckte den på 1980-talet. Forskningen finansierades delvis av CIFAR och genomfördes i samarbete med Jamie Kramer vid Western University.

Forskarna började med att isolera genprodukter och identifiera vilka som var nyckeln till att forma de olika matbeteendena hos rovers och sitters. G9a, en epigenetisk regulator, visat sig nödvändigt för dessa rover-sitter-skillnader. Den interagerar med födosöksgenen genom att lämna epigenetiska märken, genom tillsats av metylgrupper, på proteiner som är associerade med DNA från en av födosöksgenens promotorer. Rovers var mer metylerade än sitters, vilket orsakade en minskning av RNA-uttryck från denna födosöksgenpromotor. Dessa fynd visade att den olika genetiken hos rovers och sitters interagerar med epigenetiska mekanismer för att reglera beteendeskillnader

Anreiter tog studien ett steg längre genom att påvisa orsakssambandet. Hon störde RNA-transkripten som var specifika för en av födosöksgenpromotorerna och vände framgångsrikt om fenotypen som differentierade flugorna - och "sittarna" förvandlades till "rovers". Detta fynd gav insikt i hur komplexa gener med många genprodukter verkar för att reglera beteendet. Som i det här fallet, ätbeteende regleras av endast en av fyra klasser av genprodukter.

Detta transgena tillvägagångssätt kunde inte göras på människor, som har sin egen version av en födosöksgen. Ändå ger resultaten fortfarande viktiga insikter om vårt beteende. "Med det mänskliga arbetet, vi kunde inte riktigt förstå mekanismen, hur det hände, och med fruktflugan kan vi, " säger Sokolowski.

Anreiter föreslår att forskare skulle kunna modellera mänskliga beteenden hos fruktflugor med denna metod, och använda den för att förstå de mekanismer som ligger bakom beteendet. Forskningen inspirerades av diskussioner i Child &Brain Development-programmet med experter från fruktfluggenetiker till kliniker. En studie av intresse var rådgivare Elisabeth Binders arbete med aggressivitet och barndomstrauma. Binder visade att det finns epigenetiska märken avsatta av en historia av barnmisshandel, och att om ett barn har en genetisk predisposition kan det forma hur motståndskraftiga de är mot dessa förändringar.

"En av de stora frågorna i Child &Brain Development-programmet genom åren har varit hur erfarenheter blir inbäddade i vår biologi och mekanismerna för det, säger Sokolowski.

Med den molekylära mekanismen för ett beteende olåst, forskare har en ny väg för att avslöja potentiellt många fler.