动物在面临竞争性需求时如何做出决策，决策过程如何随着时间的推移而演变?在《生物学快报》最近发表的一篇文章中，卡尔·R·沃斯基因组生物学研究所的博士后研究员蒂娜·巴巴什 (Tina Barbasch) 和生态学、进化与行为系的教授艾莉森·贝尔 (GNDP) 使用三个方法探讨了这些问题：棘鱼(Gasterosteus aculeatus)。
无论您是在学校、工作、抚养孩子、管理社交生活，还是只是想放松一下，同时管理多种责任很快就会变得不堪重负。您可能会发现自己想知道，如果您是一条沿着河流漂浮的鱼或一只翱翔在天空中的鹰，生活会变得多么简单。然而，动物也面临着多任务处理的负担，无论是在寻找下一顿饭的同时避免成为别人的下一顿饭，还是在保卫自己的领地的同时吸引配偶。
“在攻读博士学位期间，我研究了小丑鱼的父母照顾，以及它们如何决定为后代提供多少照顾，”巴巴什说。“这需要整合许多社会和环境信息来源。最近，我对了解动物如何做出决策和整合不同信息源的机制产生了兴趣。”
尽管决策对于动物的健康很重要，但影响决策的机制尚不清楚。由于刺鱼复杂的生活史和繁殖行为，它们是研究这些问题的有力模型。在繁殖季节，雄性刺鱼会建立领地并筑巢以吸引雌性。雄性必须同时保卫自己的领地免受其他雄性的侵害，用表演性的游泳动作(称为“之字形”)吸引进入其领地的雌性，并最终在成功求爱雌性的情况下照顾后代。
贝尔解释说：“这项研究的灵感来自于一项实验，在该实验中，我们观察了雄性三刺棘鱼在父母照顾或保卫领地时的大脑基因表达。” “我们发现这两个实验都涉及相同的基因，但方向相反——在一种情况下打开的基因在另一种情况下关闭。大脑可能使用相同的分子机制，但以相反的方式，这一想法可能会对决策的进化产生重大影响。”
为了探索决策的潜在分子机制，Barbasch 将雄性刺鱼暴露于三种刺激之一：雌性刺鱼(求爱处理);另一只雄性刺鱼(领地入侵者处理)，或一只雄性和雌性刺鱼(权衡处理)。一些雄性刺鱼被单独留下作为对照。攻击性行为(咬)和求偶行为(之字形)被量化，然后解剖雄性刺鱼的大脑，利用 RNA 测序来观察基因表达。
巴巴什发现，当面临权衡时，雄性通常会优先考虑领土防御而不是求爱。男性的反应方式也存在很大差异，这表明男性在面临权衡时可能会采取不同的策略。此外，基因表达结果还确定了相对于对照在每个实验处理中表达差异的基因组。特别令人感兴趣的是仅存在于权衡治疗中的基因，因为它们表明男性在面临冲突的需求时具有独特的分子反应。
“我们对这些‘权衡基因’进行了基因本体分析，以了解这些基因的身份和功能”，Barbasch 描述道。“初步结果表明，‘权衡’基因可能与多巴胺反应途径有关，多巴胺反应途径调节大脑中的奖励和动机，或与神经发生有关，这对认知很重要。”
正如贝尔所概述的，这些发现最终凸显了探索动物行为分子基础的重要性。“动物的生活非常复杂，涉及许多类群。这表明驱动复杂决策的机制可能非常古老，动物长期以来一直在管理复杂的决策。”
巴巴什的研究还为一系列令人兴奋的后续研究奠定了基础。她已经开始探索刺鱼对其他权衡的行为和分子反应，包括涉及捕食风险、觅食和亲代照顾的权衡。她还计划通过使用单细胞 RNA 测序和加权基因共表达网络分析更详细地量化基因表达来扩展她的分子工具包，这有助于通过识别具有相关表达模式的基因网络来捕获基因功能。
因此，下次当您注意到动物做某事时，请更深入地思考它们的日常生活，以及它们如何找到一种方法来管理所有责任。
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