Поедание фекалий королевы заставило голых землекопов ухаживать за детенышами
Японские ученые выяснили, что в колониях голых землекопов — африканских эусоциальных грызунов — уход за потомством королевы у рабочих особей стимулируется при помощи вырабатываемого ей эстрадиола. Этот гормон неполовозрелые особи получают путем поедания фекалий королевы, сообщают авторы публикации в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Голые землекопы привлекают внимание ученых как уникальные долгожители, которые до самой смерти не демонстрируют никаких признаков старения. Однако эти грызуны интересны еще и тем, что они живут в эусоциальных сообществах — такой принцип организации характерен для общественных насекомых, но крайне редок у млекопитающих. В колонии землекопов, которая насчитывает несколько десятков особей, только одна самка (королева) приносит потомство, несколько самцов ее оплодотворяют, а остальные члены сообщества остаются неполовозрелыми рабочими особями. Так же как у муравьев, в список обязанностей рабочих входит уход за потомством королевы — чистка детенышей, их обогрев и возвращение в гнездо, когда они оттуда расползаются.
Обычно подобные «материнские инстинкты» активируются у самки после родов из-за роста концентрации гормонов прогестерона и эстрадиола во время беременности, которые воздействуют на ядра гипоталамуса. Однако у неполовозрелых рабочих самок голых землекопов этого не происходит. Тем не менее, ученые из нескольких японских университетов показали, что у рабочих особей активность по отношению к детенышам в ответ на писк последних значительно возрастает именно в тот период, когда королева выкармливает новорожденное потомство. Исследователи предположили, что королева делегирует рабочим не только обязанности по уходу за потомством, но и свои гормоны.
Из-за ограниченности ресурсов в местах своего обитания голые землекопы практикуют копрофагию — поедание фекалий других особей. Авторы работы показали, что именно путем копрофагии половые гормоны попадают в организм неполовозрелых животных. Исследователи измерили концентрации эстрадиола в фекалиях королевы и рабочих, и подтвердили, что в период беременности королевы и послеродовой период концентрация гормона возрастает у всех.
В эксперименте с несколькими лабораторными колониями, где королевы были в разной репродуктивной фазе, ученые подтвердили, что только поедание подстилки с фекалиями беременной королевы усиливает у рабочих «материнские инстинкты». В эксперименте ученые оценивали эти инстинкты по времени реакции на писк детенышей. Если королева находилась в промежуточном репродуктивном периоде, такого эффекта не наблюдалось, однако если к ее фекалиям искусственно добавляли эстрадиол, эффект воспроизводился.
Как поясняют ученые, у общественных насекомых система управления подчиненными доминантной особью реализуется при помощи феромонов, однако у голых землекопов феромонной сигнализации не обнаружено. У других социальных млекопитающих с иерархией в сообществе и совместным воспитанием детенышей подчиненными особями этот феномен раньше связывали с концентрациями тестостерона или кортизола, однако исследование на голых землекопах предлагает новый механизм доминирования и распределения обязанностей.
Как недавно показали американские ученые, у муравьев доминантный статус королевы определяется высокой концентрацией в мозге инсулин-подобного пептида, а подавляют его экспрессию у рабочих сигналы, поступающие от личинок.
С помощью модуляции дофаминовой сигнализации
Американские ученые разработали аденоассоциированный вирусный вектор, который несет ген, кодирующий человеческий глиальный нейротрофический фактор (GDNF). Введение этого вектора макакам-резусам с симптомами алкоголизма снижало вероятность злоупотребления алкоголя в течение года. Как сообщается в журнале Nature Medicine, такое изменение в поведении сопровождалось нейрофизиологическими модуляциями дофаминовой сигнализации в прилежащем ядре, которая обычно страдает при хроническом употреблении алкоголя. Несмотря на то, что расстройства, связанные с употреблением алкоголя, наносят огромный экономический и социальный ущерб, существует лишь несколько эффективных фармакотерапевтических средств. При этом не существует подходов, которые бы непосредственно воздействовали на лежащие в основе адаптации нейронные контуры, которые формируются при длительном употреблением алкоголя и лежат в основе алкогольной зависимости. Команда ученых под руководством Кристофа Банкевича (Krystof Bankiewicz) из Университета штата Огайо исследовала, как на эти схемы мог бы повлиять глиальный нейротрофический фактор (GDNF), поскольку известно, что он принимает непосредственное участие в регуляции дофаминергических нейронов (они непосредственно связаны с развитием алкоголизма). Для этого авторы разработали аденоассоциированный вирусный вектор, который несет ген, кодирующий человеческий GDNF. Поскольку неспособность длительно отказываться от алкоголя и неспособность сократить количество потребляемого алкоголя выступают двумя основными проблемами у людей с алкогольной зависимостью, ученые смоделировали такое поведение у макак. Они многократно повторяли циклы ежедневного опьянения с последующим воздержанием от алкоголя. Когда необходимые паттерны поведения были достигнуты, макаки-резусы четыре недели пили воду вместо этанола. Затем каждой обезьяне в мозг вводили либо экспериментальный, либо контрольный вектор. Через два месяца макакам возобновили доступ к алкоголю на четыре недели. В общей сложности ученые шесть раз повторили циклы принудительного воздержания и повторного введения алкоголя, чтобы смоделировать подобные циклы. Экспериментальный вектор значительно снижал потребление алкоголя в периоды повторного введения алкоголя в течение года (р ≤ 0,001). Причем у макак из экспериментальной группы наблюдалось снижение максимальной дозы потребляемого алкоголя уже в первый день после абстиненции (р ≤ 0,0001). Магнитно-резонансная томография и гистологические исследования тканей мозга показали, что лечение вектором с GDNF восстанавливало дофаминергическую функцию в прилежащем ядре, которая обычно снижена в мезолимбической системе после хронического употребления алкоголя. Повышенная экспрессия GDNF увеличивала доступность и использование дофамина в пути вознаграждения макак до значений, сравнимых со здоровыми макаками. Это доклиническое исследование показывает возможность нового подхода к лечению алкоголизма — с помощью генной терапии. Дальнейшие исследования будут направлены на изучение подробного профиля безопасности препарата у животных. Недавно мы рассказывали, что тягу к алкоголю (и другим веществам) можно зафиксировать с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии.