動物在面臨競爭性需求時如何做出決策，決策過程如何隨著時間的推移而演變?在《生物學快報》最近發表的一篇文章中，卡爾·R·沃斯基因組生物學研究所的博士后研究員蒂娜·巴巴什 (Tina Barbasch) 和生態學、進化與行為系的教授艾莉森·貝爾 (GNDP) 使用三個方法探討了這些問題：棘魚(Gasterosteus aculeatus)。

無論您是在學校、工作、撫養孩子、管理社交生活，還是只是想放松一下，同時管理多種責任很快就會變得不堪重負。您可能會發現自己想知道，如果您是一條沿著河流漂浮的魚或一只翱翔在天空中的鷹，生活會變得多么簡單。然而，動物也面臨著多任務處理的負擔，無論是在尋找下一頓飯的同時避免成為別人的下一頓飯，還是在保衛自己的領地的同時吸引配偶。

“在攻讀博士學位期間，我研究了小丑魚的父母照顧，以及它們如何決定為后代提供多少照顧，”巴巴什說。“這需要整合許多社會和環境信息來源。最近，我對了解動物如何做出決策和整合不同信息源的機制產生了興趣。”

盡管決策對于動物的健康很重要，但影響決策的機制尚不清楚。由于刺魚復雜的生活史和繁殖行為，它們是研究這些問題的有力模型。在繁殖季節，雄性刺魚會建立領地并筑巢以吸引雌性。雄性必須同時保衛自己的領地免受其他雄性的侵害，用表演性的游泳動作(稱為“之字形”)吸引進入其領地的雌性，并最終在成功求愛雌性的情況下照顧后代。

貝爾解釋說：“這項研究的靈感來自于一項實驗，在該實驗中，我們觀察了雄性三刺棘魚在父母照顧或保衛領地時的大腦基因表達。” “我們發現這兩個實驗都涉及相同的基因，但方向相反——在一種情況下打開的基因在另一種情況下關閉。大腦可能使用相同的分子機制，但以相反的方式，這一想法可能會對決策的進化產生重大影響。”

為了探索決策的潛在分子機制，Barbasch 將雄性刺魚暴露于三種刺激之一：雌性刺魚(求愛處理);另一只雄性刺魚(領地入侵者處理)，或一只雄性和雌性刺魚(權衡處理)。一些雄性刺魚被單獨留下作為對照。攻擊性行為(咬)和求偶行為(之字形)被量化，然后解剖雄性刺魚的大腦，利用 RNA 測序來觀察基因表達。

巴巴什發現，當面臨權衡時，雄性通常會優先考慮領土防御而不是求愛。男性的反應方式也存在很大差異，這表明男性在面臨權衡時可能會采取不同的策略。此外，基因表達結果還確定了相對于對照在每個實驗處理中表達差異的基因組。特別令人感興趣的是僅存在于權衡治療中的基因，因為它們表明男性在面臨沖突的需求時具有獨特的分子反應。

“我們對這些‘權衡基因’進行了基因本體分析，以了解這些基因的身份和功能”，Barbasch 描述道。“初步結果表明，‘權衡’基因可能與多巴胺反應途徑有關，多巴胺反應途徑調節大腦中的獎勵和動機，或與神經發生有關，這對認知很重要。”

正如貝爾所概述的，這些發現最終凸顯了探索動物行為分子基礎的重要性。“動物的生活非常復雜，涉及許多類群。這表明驅動復雜決策的機制可能非常古老，動物長期以來一直在管理復雜的決策。”

巴巴什的研究還為一系列令人興奮的后續研究奠定了基礎。她已經開始探索刺魚對其他權衡的行為和分子反應，包括涉及捕食風險、覓食和親代照顧的權衡。她還計劃通過使用單細胞 RNA 測序和加權基因共表達網絡分析更詳細地量化基因表達來擴展她的分子工具包，這有助于通過識別具有相關表達模式的基因網絡來捕獲基因功能。

因此，下次當您注意到動物做某事時，請更深入地思考它們的日常生活，以及它們如何找到一種方法來管理所有責任。