Дружбу между собакой и человеком объяснили влиянием генов и окситоцина
Дружелюбное отношение собак к человеку объясняется сложным сочетанием индивидуальной генетической предрасположенности каждой отдельной особи к контакту и свойственной ей реакции на окситоцин — нейротрансмиттер, регулирующий социальное поведение. Шведским биологам удалось установить конкретный однонуклеитидный полиморфизм, отвечающий за этот процесс, и доказать, что у современных собак он является общим с дикими волками. Таким образом, одомашниванию собак могла способствовать именно эта генная мутация. Работа опубликована в журнале Hormones and Behavior.
Регулирование социальных отношений у людей и животных связывают с влиянием окситоцина, однако его эффект варьируется в зависимости от пола, породы (у собак) и более тонких индивидуальных различий, а также от контекста, в котором наблюдается социальное поведение. Индивидуальные отличия отчасти объясняются генетическими различиями.
Рецептор окситоцина называется OXTR, и от него зависит чувствительность к этому гормону и нейротрансмиттеру. Рецептор кодируется геном OXTR, у которого имеется несколько однонуклеотидных полиморфизмов (SNP, или «снипов»). Вариации гена OXTR не только определяют индивидуальные различия в ответе на прием окситоцина, но сами по себе значительно влияют на социальное поведение: они связаны с аутизмом у детей, с темпераментом, уровнем эмпатии, склонностью к альтруизму и другими социальными качествами у людей, однако его вариации у собак еще недостаточно изучены. Впрочем, исследователи уже сообщали о том, что различия в отношении собаки к человеку связаны с тремя снипами, окружающими ген OXTR. Их обозначения: −212AG, 19131AG и s8679684.
Для справки
Если у организмов одного вида существуют отличия в последовательностях ДНК на один нуклеотид (A, С, G или T), это и называется снипом, а существующие варианты этих последовательностей называют аллелями. Снипы могут быть найдены как в кодирующих, так и в некодирующих участках гена.
Авторы новой работы решили продолжить исследования в этом направлении и узнать, какие из трех вышеназванных снипов встречаются у диких волков, чтобы затем экспериментально изучить именно эти снипы и установить, как разные полиморфизмы влияют на социальное поведение собак и на эффект от окситоцина, введенного интраназально с помощью спрея.
В исследовании участвовали 60 чистокровных золотых ретриверов (в возрасте от 4 месяцев до 12 лет) обоих полов. У них взяли образцы ДНК для анализа. Такие же образцы взяли у 21 евразийского волка (Canis lupus lupus), среди которых также были и самцы, и самки.
В следующем этапе исследования участвовали только ретриверы: им в нос впрыскивали либо раствор окситоцина, либо соленую воду и отправляли выполнять экспериментальное задание (каждая собака выполняла его дважды). Задание заключалось в том, чтобы открыть крышки и достать оттуда угощение, причем одна из крышек была крепко завинчена — выполнить это задание было невозможно. Вопрос исследователей заключался в том, как быстро собака обратится за помощью к хозяину или экспериментатору и как она будет с ними взаимодействовать: учитывались длительность и частота зрительного контакта, близость собаки к людям и тактильный контакт с ними.
Генетический анализ выявил индивидуальную вариацию у волков и собак по одному из снипов: 19131AG. У собак нашли три возможных генотипа (комбинации A-аллелей и G-аллелей) этого снипа: AA, AG и GG. У волков нашли первые два, но не третий. Физический контакт собак с экспериментатором снизился после введения окситоцина (p < 0.01), в то время как частота контактов с хозяином менялась в зависимости от присущего животным генотипа (p < 0.01): введение окситоцина стимулировало поиск контакта у обладателей аллели AA (p = 0.06), но подавляло у собак с GG аллелью (p < 0.01). Генотип повлиял и на то, как скоро собаки обращались за помощью к хозяину: особи с AA-генотипом значительно быстрее обращались к хозяевам, чем обладатели AG-генотипа (p < 0.01) и GG-генотипа (p < 0.01). На общение с экспериментатором тип снипа не влиял.
Пол влиял на частоту (p < 0.01) и длительность (p = 0.03) визуальных контактов с экспериментатором: самки в этом плане оказались общительнее. Зато самцы дольше (p = 0.04) находились поблизости со своим владельцем. Во второй раз собаки больше и чаще (p < 0.01) находились в зоне экспериментатора, а также чаще и дольше смотрели на него, независимо от того, какая процедура была первой (введение окситоцина или соленой воды). Но порядок процедур повлиял на длительность физического контакта собаки с экспериментатором (p = 0.03): те собаки, которые получили окситоцин во время первой попытки, меньше времени проводили в контакте с экспериментатором во время каждой из встреч.
Результаты демонстрируют сложные связи окситоцина и социального поведения. Введение окситоцина способно подавить доверие и интерес к незнакомцам (но не к хозяину), но при этом сам генотип тоже связан с некоторыми из этих поведенческих вариаций: так, у ретриверов G-аллель, похоже, связана с меньшей дружелюбностью, если судить по тому, как долго собаки не сдавались и не отправлялись к хозяину просить помощь. Комбинация этих двух факторов также имеет значимый эффект: окситоцин подавляет желание идти на контакт с хозяином у индивидов с G-аллелями, и стимулирует у индивидов с A-аллелями.
Найденные сходства в ДНК волков и собак могут говорить о том, что предки домашних собак могли иметь вариации снипа 19131AG и эта мутация могла способствовать приручению собаки человеком. G-аллель присутствует в популяции волков, но, вероятно, не так часто встречается, как A-аллель, однако сложно сделать выводы о том, какой из аллелей в большей степени отвечает за дружелюбие, так как даже у разных пород собак найденные связи аллели с поведением отличаются.
У других пород вариации двух других снипов, −212AG и rs8679684, тоже оказались значимыми, но их не нашли у волков, значит, эти мутации могли произойти у домашних собак позже. Частота распространения аллелей отличается от породы к породе и может быть связана с селективным отбором.
Авторы также отмечают, что эти полиморфизмы находятся в некодирующих областях гена OXTR и не влияют непосредственно на сам рецептор окситоцина, поэтому маловероятно, что 19131AG является причиной изменения социального поведения собак. Но снипы могут быть вовлечены в регуляцию генов, и авторы не исключают возможности наличия причинно-следственной связи.
Однако не все ученые разделяют энтузиазм по поводу поиска ассоциаций различных признаков с однонуклеотидными полиморфизмами. С помощью этих методов ученые изучают довольно сложные явления, такие как склонность к депрессии, изменения внешности с возрастом и даже возраст начала половой жизни. Но эти работы не всегда охватывают влияние среды, образа жизни, и других не генетических факторов, которые, по признаниям самих авторов этих работ, играют не менее важную роль.
Анна Зинина
Эффективнее всего себя показала композиция «We Will Rock You»
Швейцарские ученые внедрили механочувствительные рецепторы в клетки, способные высвобождать инсулин, и они стали реагировать на звуковые волны: ионные каналы впускали положительно заряженные ионы кальция, что заставляло содержащийся в них инсулин сливаться с мембраной и высвобождаться наружу. Эффективнее всего этот процесс происходил под песню «We Will Rock You» группы Queen: у мышей, которым вживили эти клетки, после прослушивания песни заметно снизился уровень глюкозы в крови. Эксперимент описан в журнале The Lancet Diabetes & Endocrinology. Слуховые косточки преобразуют акустические волны звука в механические колебания, которые активируют механочувствительные ионные каналы в волосковых клетках. Вход ионов в клетку приводит к деполяризации мембраны и созданию потенциала действия. Подобные механочувствительные ионные каналы распространены повсеместно у всех организмов, в том числе бактерий, что может быть использовано для генной терапии различных заболеваний: встраивание подобных рецепторов и их активация могли бы менять потенциал действия клетки и, как следствие, ее активность или даже функцию. Однако системная доставка низкомолекулярных триггерных соединений затруднена из-за их иммуногенных эффектов, а физические триггеры, такие как свет, ультразвук, магнитные поля, радиоволны, электричество и температура, не всегда удобны в практическом применении. Ученые из Швейцарской высшей технической школы Цюриха под руководством Мартина Фуссенеггера (Martin Fussenegger) создали стабильные трансгенные клональные линии клеток, способные высвобождать инсулин, которые конститутивно экспрессируют механочувствительные рецепторы Piezo1 млекопитающих или бактериальные механочувствительные рецепторы MscL. Уровень звука в 60 децибел при частоте 50 Герц, который находится в пределах безопасного диапазона для человеческого уха, эффективно активировал эти рецепторы, что приводило к индукции высвобождения инсулина. Визуализация MscL-положительных и MscL-отрицательных клеток показала значительно более высокие уровни внутриклеточного кальция в первой популяции клеток, что означает массовый вход кальция в клетку при активации механорецепторов. Затем ученые проверили влияние различных жанров музыкальных произведений на высвобождение инсулина. Выяснилось, что популярная музыка с низкими басами и саундтреки к фильмам вызывали максимальное выделение инсулина, в то время как реакция на классическую музыку и гитарную музыку была более разнообразной и зависела от композиции. Песня «We Will Rock You» группы Queen высвобождала почти 70 процентов инсулина в течение пяти минут. В эксперименте на мышах с диабетом и трансгенными клетками эта песня приводила к выработке достаточного количества инсулина, чтобы быстро снизить колебания гликемии во время тестов на толерантность к глюкозе. На втором месте по эффективности оказался саундтрек к фильму «Мстители». Клетки активировались только в том случае, если звуковые волны непосредственно воздействовали на кожу над местом имплантации не менее 15 минут Речь, наушники, низколетящие самолеты, газонокосилки, пожарные машины и гудки не приводили к нежелательной секреции инсулина при восприятии с разных расстояний и направлений. Таким образом, эти клетки защищены от незапланированного выброса инсулина. Ученые считают, что эту разработку можно рассматривать как потенциально реальную замену уколам инсулина для людей с диабетом. Ранее мы рассказывали, что введение инсулина в нос помогло людям с деменцией улучшить их когнитивную функцию.