Дэвид Крюс

Чтобы узнать о техасском политику, см. Дэвида Уильяма Крюса .

Дэвид Крюс
Рожденный	Дэвид Пэффорд Крюс Джексонвилл, Флорида , США
Альма-матер	Университет Мэриленда , Университет Рутгерса
Известный	Поведение животных, репродуктивное поведение, половая дифференциация, нейроэндокринология и трансляционная эпигенетика
Научная карьера
Поля	Психология , зоология , поведение животных
Учреждения	Техасский университет в Остине
Докторантура	Дэниел С. Лерман , Джей С. Розенблатт

Дэвид Пэффорд Крюс — имени Эшбела Смита профессор зоологии и психологии в Техасском университете в Остине . Он был пионером в нескольких областях репродуктивной биологии, включая эволюцию полового поведения и дифференциацию, нейронную и фенотипическую пластичность, а также роль эндокринных разрушителей в мозге и поведении.

Биография

Экипажи поступили в мюнхенский кампус Мэрилендского университета в 1965 году, а затем в 1967 году перевелись в кампус Колледж-Парк . Он получил степень бакалавра психологии и социологии в 1969 году. Проведя лето в качестве научного сотрудника в Армейском исследовательском институте Уолтера Рида на факультете экспериментальной психологии, он решил получить степень по психологии. Экипажи получили степень доктора философии. получил степень доктора психобиологии в качестве стажера-докторанта Национального института психического здоровья в Институте поведения животных при Университете Рутгерса в 1973 году под руководством Дэниела С. Лермана и Джея С. Розенблатта .

Он закончил постдокторскую стипендию Национального научного фонда под руководством Пола Лихта на факультете интегративной биологии Калифорнийского университета в Беркли до 1975 года. Затем он был назначен преподавателем кафедр биологии и психологии Гарвардского университета . В 1976 году его повысили до доцента, а в 1979 году — до доцента. Во время учебы в Гарварде он также работал сотрудником Музея сравнительной зоологии . В 1982 году он поступил на факультет зоологии (ныне интегративной биологии) Техасского университета в Остине, где в 1998 году стал профессором зоологии и психологии Эшбела Смита.

Исследовать

Происхождение сексуального поведения

Крюс утверждал, что основная функция сексуального поведения, а именно стимуляция и координация репродуктивной физиологии взаимодействующих особей (обычно мужчин и женщин), возникла у первых одноклеточных организмов и, следовательно, предшествовала эволюции половой рекомбинации. Он бросил вызов доктрине организационного/дефолтного определения пола, распространив ее на половую дифференциацию мозга и выступая за ее замену наследственной (женской)/производной (мужской) парадигмой. Эта концепция привела к таким вопросам, как, например, почему мужчины могут быть больше похожи на женщин, чем женщины на мужчин? Полезность этой концепции становится очевидной по мере того, как мы продолжаем собирать доказательства гендерных различий в генетических и психических расстройствах. Он также сыграл важную роль в области эволюции и разнообразия рецепторов стероидных гормонов.

Красносторонняя подвязка

Крюс обнаружил важный принцип, согласно которому сексуальное поведение, производство гамет и секреция стероидных гормонов могут быть разграничены. В своих исследованиях краснобокой подвязочной змеи ( T. s. parietalis ) Эти змеи являются самыми северными рептилиями и большую часть года находятся в спячке, реагируя на температуру как для выхода из зимнего покоя, так и для начала полового поведения. Именно его работа с этим видом впервые продемонстрировала, что активация полового поведения может не зависеть от половых стероидных гормонов, а зависеть вместо этого от повышения весенней температуры. Эта работа также привела к первому выделению, идентификации и синтезу нового класса феромонов.

Хлыстохвостая ящерица

Пустынная ящерица-хлыстохвост ( A. uniparens ) предоставила возможность из первых рук изучить, как могут развиваться нейроэндокринные субстраты, лежащие в основе сексуального поведения. В этом случае Крюс использовал партеногенетический вид, полученный в результате скрещивания двух половых видов. Примечательно, что, хотя вид-потомок состоит только из самок, размножающихся путем облигатного партеногенеза, особи продолжают демонстрировать сексуальное поведение, типичное как для самок, так и для самцов, чередуя поведение в зависимости от их индивидуальных гормональных профилей на протяжении репродуктивных циклов. Хотя не сразу понятно, какая польза может быть получена от того, что самки ведут себя, как самцы, у партеногенетических видов, Крюс показал, что такое поведение важно для стимулирования воспроизводства обеих особей в этих парах.

Сравнивая однополых потомков с их половыми предками, Крюс выявил, как развиваются механизмы контроля гормонов и мозга. Эта работа привела к изучению того, как новые механизмы контроля гормонов и мозга могут реагировать на новые вызовы. Особо следует отметить открытие того, что типичное для мужчин сексуальное поведение, которое демонстрируют партеногенетические самки, оказывается под контролем постовуляторного всплеска прогестерона, а не андрогена, который партеногены не производят. Это открытие партеногенетической ящерицы побудило Крюса распространить свою работу на генетически модифицированных мышей и крыс, продемонстрировав, что прогестерон не является «специфическим для женщин» гормоном, но играет решающую роль в сексуальном поведении самцов. Действительно, Крюс продемонстрировал, что андроген и прогестерон действуют синергично у мужчин, контролируя копулятивное поведение, так же, как эстроген и прогестерон действуют синергично у женщин, облегчая сексуальную восприимчивость. Эти открытия пролили свет на недавние исследования на людях, предполагающие клиническое значение прогестерона в мужском сексуальном поведении.

Определение пола в зависимости от температуры

Крюс был лидером в определении физиологических и молекулярных основ температурно-зависимого определения пола (TSD). Определение пола — это пример того, как эволюция создала разные механизмы для достижения одной и той же цели. У многих рептилий пол потомства зависит от температуры инкубации яйца, а не от генотипа, как у млекопитающих. Один из вопросов касается того, как физический температурный стимул преобразуется в молекулярный и физиологический стимул, определяющий пол гонад человека. Экипажи продемонстрировали, что температура инкубации влияет на группу генов, гомологичных генам млекопитающих, которые влияют на дифференцировку гонад. Эта работа помогла опровергнуть классический принцип, согласно которому мужчины являются «организованным» полом, а женщины — полом «по умолчанию». Сегодня мы признаем, что оба пола организованы, и теперь возникает вопрос, как активация консервативной сети генов приводит к бинарному ответу (яичника или яичка).

Леопардовый геккон

Он является пионером в относительно новой области (фактически возрождении) фенотипической пластичности, или процесса, посредством которого окружающая среда индуцирует различные фенотипы из данного генотипа. Если учесть, что виды без половых хромосом обладают всеми генами, необходимыми для развития фенотипа обоих полов, становится очевидным, что процесс определения пола и половой дифференциации представляет собой форму фенотипической пластичности. Используя леопардового геккона ( E. macularius ) в качестве модельной системы животных, Крюс определил, как воздействие температуры в течение узко определенного периода эмбриогенеза влияет на общий фенотип взрослого организма, что объясняет большую часть различий, наблюдаемых среди особей в морфологии. рост, эндокринология, нервная активность и нейроанатомия. На некоторые социально-сексуальные поведения и показатели мозга напрямую влияет температура инкубации, тогда как на другие влияет как температура инкубации, так и пол гонад.

Эпигенетика

Крюс был первым, кто продемонстрировал, что поведенческие различия среди генетически модифицированных мышей могут быть преувеличены или размыты постнатальной средой. Например, мыши развиваются в пометах с различным соотношением полов и генотипов, и возможно, что некоторые из диагностических поведенческих характеристик могут быть результатом взаимодействия соотношения полов и соотношения генотипов в помете. Варьируя соотношение полов и генотипы, он смог показать, что диагностические поведенческие характеристики и лежащая в их основе нейронная активность являются результатом взаимодействия пола и соотношения генотипов помета. Этот тип работы привлекает внимание к тому, что исследователям, использующим генетически модифицированные модели животных , необходимо учитывать контекст, в котором возникают фенотипы.

Трансгенерационная эпигенетика

Экипажи обнаружили, что трансгенерационная эпигенетическая модификация , вызванная воздействием винклозолина, меняет способ восприятия и реакции крыс на три поколения (F3) от первоначального воздействия. Это была первая демонстрация того, что химические вещества, разрушающие эндокринную систему (EDC), могут способствовать трансгенерационным изменениям в эпигеноме, которые влияют на половой отбор и, возможно, влияют на жизнеспособность популяции и эволюцию вида. Эта работа была отмечена Кооперативным обществом университетов Премией за выдающиеся достижения в области исследований 2008 года за лучшую исследовательскую работу Техасского университета в Остине. и был включен в список «100 лучших научных историй 2007 года» по версии журнала Discover . Затем Крюс расширил свою работу на область социального поведения, поведения, связанного с обучением и тревогой, а также на функциональную активность механизмов мозга, которые лежат в их основе. Его последняя работа продемонстрировала, что воздействие EDC на предков меняет то, как потомки воспринимают и реагируют на жизненные проблемы, в данном случае на стресс, пережитый в подростковом возрасте. В частности, он установил, что эпигенетическое трансгенерационное наследование, индуцированное окружающей средой, изменяет развитие мозга и активность генома, модифицируя вызванные стрессом поведенческие реакции, проявляемые самцами F3. Эта последняя работа была названа «важной статьей и сдвигом парадигмы в нашем понимании взаимодействия между эпигенетическими изменениями и поведением».

Экипажи также исследовали теоретические аспекты эпигенетики окружающей среды , проводя важное различие между природой эпигенетических модификаций. В результате воздействия происходят контекстно-зависимые эпигенетические изменения. Определяющим элементом является то, что такого рода изменения требуют постоянного воздействия воздействия окружающей среды. Например, факторы окружающей среды, вызывающие эпигенетическую модификацию, могут просто продолжать сохраняться. Если диета, поведение или токсичное воздействие окружающей среды будут продолжаться из поколения в поколение, эпигенетическая модификация будет проявляться в каждом поколении. Такое эпигенетическое состояние, вызванное окружающей средой, можно обратить вспять путем удаления или изменения фактора, добавления другого фактора окружающей среды или эмиграции с загрязненного участка. Другая форма эпигенетической модификации может возникнуть, когда изменение эпигенома включается в зародышевую линию - процесс, который Крюс назвал зависимым от зародышевой линии эпигенетическим изменением. При этом типе эффект проявляется в каждом поколении даже при отсутствии возбудителя. Контекстно-зависимая эпигенетическая модификация фундаментально отличается от зародышевой эпигенетической модификации. Хотя обоим из них приписывают «трансгенерационные» свойства, только в последнем случае (зародышевая линия) признак будет передан следующему поколению даже в отсутствие каких-либо продолжающихся воздействий или стимулов. В совокупности эта работа позволила по-новому взглянуть на старый вопрос «наследственное и опытное, наследственное и приобретенное или природа и воспитание» и обещает пролить новый свет на стратегию управления здравоохранением.

Экологические проблемы

Вместе с Андреа Гор из Фармацевтического колледжа Техасского университета в Остине Крюс исследовал реальность жизни в загрязненном мире. Они показали, что связи между природой и воспитанием необходимо пересмотреть, чтобы учесть антропогенное химическое загрязнение. Признавая и принимая это глобальное изменение, необходимо учитывать типы адаптации, которые произошли в результате этого. Кроме того, они предложили фундаментальный сдвиг в этой области, который объединит различные дисциплины, занимающиеся изучением загрязнения окружающей среды, чтобы признать, что загрязнение широко распространено и не может быть устранено на глобальном уровне. Таким образом, необходимо приложить больше усилий к интегративным и междисциплинарным исследованиям, которые ясно проясняют, как причинные механизмы и функциональные результаты связанных процессов действуют на каждом уровне биологической организации, и в то же время выявляют отношения между уровнями. Эта статья вызвала множество комментариев, и теперь анализ распространяется на проблему эволюции в загрязненном мире. Здесь они обсуждают, как эпигенетические результаты на уровне как индивидуального организма, так и эволюции популяции привели к созданию «новых видов».

Крюс основал организацию Reptile Conservation International в 1992 году на основе своего открытия, что применение эстрогена к яйцам черепах и гекконов искажает распределение полов в сторону самок. Они смогли использовать это открытие для увеличения числа размножающихся самок трех видов рептилий, находящихся под угрозой исчезновения.

Образовательное воздействие

Крюса оказал значительное влияние на науку и наше понимание природы. Во вводных учебниках по биологии, психологии, экологии, эволюции и нейробиологии его работы используются для иллюстрации различных принципов; действительно, его работы дошли до уровня школьных учебников. Его работы также часто можно увидеть в фильмах и телевизионных программах, а также они были представлены в нескольких статьях и текстах по философии науки (например, «Написание биологии» Грега Майерса). Наконец, он сыграл важную роль в наставничестве студентов-исследователей, многие из которых продолжили исследования в области медицины и сделали различные академические карьеры. В основном это происходило с помощью созданной им самим программы бакалавриата по биомедицинской подготовке, которая была начата, когда он учился в Гарвардском университете, и продолжается по сей день в Техасском университете в Остине. В рамках этой программы выпустилось более 54 студентов, многие из которых сегодня являются активными исследователями, и было написано более 80 оригинальных статей, в которых студенты выступали в качестве авторов, во многих случаях в качестве первых авторов.

Почести и награды

• Премия Дэниела С. Лермана за заслуги перед жизнью, Общество поведенческой нейроэндокринологии (2012)
• Премия Университетского кооперативного общества 2008 г. за выдающиеся достижения в области исследований за лучшую исследовательскую работу, Техасский университет в Остине (2008 г.)
• Сотрудник Американской психологической ассоциации , 6-й отдел (2001 г.)
• Сотрудник Американской академии искусств и наук (1996).
• Сотрудник Американского психологического общества (1991).
• Выдающаяся научная премия Американской психологической ассоциации за вклад в раннюю карьеру в психологию (1979)
• Премия NIMH MERIT (1989)
• Премия научного сотрудника NIMH (1987–1998 гг.)
• Премия NIMH за развитие ученых-исследователей (1977–1987)
• Почетная лекция Говарда А. Берна по сравнительной эндокринологии, Отдел сравнительной эндокринологии, Общество интегративной и сравнительной биологии (2017 г.)
• Премия Д.О. Хебба за выдающийся научный вклад, 6-й отдел (Общество поведенческой нейронауки и сравнительной психологии), Американская психологическая ассоциация (2016)
• Почетная лекция Джорджа К. Уиллера, Университет Северной Дакоты (2015 г.)
• Основной докладчик Elsevier, Общество поведенческой нейроэндокринологии
• Премия Центра интегративных исследований поведения животных (2015 г.)
• Выдающаяся лекция Чарльза Х. Сойера, Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе (2014 г.)

Избранные публикации

Крюс опубликовал более 400 статей. с 5 статьями в журнале Nature , 9 статьями в Science , 8 статьями в Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America и 4 статьями в Scientific American ; и отредактировал 4 книги.

• Крюс, Дэвид (1979). «Гормональный контроль поведения ящерицы». Научный американец . 241 (2): 180–187. Бибкод : 1979SciAm.241b.180C . doi : 10.1038/scientificamerican0879-180 . ПМИД   493916 .
• Крюс, Дэвид; Гарстка, Уильям Р. (1982). «Экологическая физиология подвязочной змеи». Научный американец . 247 (5): 158–168. Бибкод : 1982SciAm.247e.158C . дои : 10.1038/scientificamerican1182-158 .
• Крюс, Дэвид (1987). «Ухаживание за однополыми ящерицами: модель эволюции мозга». Научный американец . 257 (6): 116–121. Бибкод : 1987SciAm.257f.116C . дои : 10.1038/scientificamerican1287-116 .
• Крюс, Дэвид; Мур, Майкл К. (1986). «Эволюция механизмов, контролирующих брачное поведение». Наука . 231 (4734): 121–125. Бибкод : 1986Sci...231..121C . дои : 10.1126/science.3941893 . ПМИД   3941893 .
• Крюс, Дэвид (1994). «Животная сексуальность». Научный американец . 270 (1): 108–114. Бибкод : 1994SciAm.270a.108C . doi : 10.1038/scientificamerican0194-108 . ПМИД   8284656 .
• Крюс, Дэвид; Гор, Андреа К. (2011). «Отпечатки жизни: жизнь в загрязненном мире» . Перспективы гигиены окружающей среды . 119 (9): 1208–1210. дои : 10.1289/ehp.1103451 . ПМК   3230404 . ПМИД   21571618 .
• Крюс, Дэвид; Гор, Андреа К. (2012). «Эпигенетический синтез: необходимость новой парадигмы эволюции в загрязненном мире» . Отчеты о биологии F1000 . 4:18 . дои : 10.3410/B4-18 . ПМЦ   3434969 . ПМИД   22991583 .

Внешние ссылки

• Веб-сайт Crews Lab
• Экипажи Интегративной Биологии Био
• Международная организация по охране рептилий