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.