Запаховые метки помогают животным сообщать друг другу о своей территории, возрасте, поле и других особенностях. Но есть проблема: после того как метка оказывается во внешней среде, ее химический состав постепенно меняется. На запах влияют испарение, погода и поверхность, на которую попала моча. Кроме того, состав выделений одного и того же животного может колебаться из-за питания, состояния организма и других факторов.
Поэтому для надежного распознавания необходим набор веществ, который одновременно различается у разных животных и достаточно стабильно сохраняется у каждого из них. Исследователи обнаружили такой набор у домашних кошек. Речь идет о разветвленных жирных кислотах — особом классе молекул в моче. Их сочетания оказались индивидуальными для разных особей, сохранялись у одной кошки со временем и сравнительно мало менялись после попадания мочи во внешнюю среду.
Чтобы проверить, действительно ли эти вещества несут информацию об индивидуальности, биологи, химики и ветеринары из японских университетов Ивате, Нихон и Кагосимы провели поведенческие эксперименты. Кошкам разных пород давали нюхать образцы, различавшиеся по составу разветвленных жирных кислот, но находившиеся на одинаковом восстановленном фоне остальных липидов мочи. Статья с результатами вышла в журнале Current Biology.
Животные смогли различать образцы по происхождению. Это показало, что индивидуальный химический сигнал был связан именно с составом кислот, а не просто с общим различием между образцами мочи.
Затем исследователи решили выяснить, откуда берется такая стабильность. Анализ тканей показал, что разветвленные жирные кислоты были связаны с каплями жира, богатыми триацилглицеролами, в корковом веществе почек. Иными словами, почка могла служить своеобразным внутренним резервуаром для этих веществ.
Такая система объясняет, почему химический состав метки со временем не менялся слишком сильно. Запас в тканях мог сглаживать кратковременные колебания и обеспечивать относительно стабильное поступление определенного набора молекул в мочу. Поэтому индивидуальный «почерк» кошек формировался не только за счет различий между особями, но и благодаря физиологическому механизму, поддерживавшему эти различия.
Авторы научной работы также проверили, насколько подобная система распространена среди кошачьих. Разветвленные жирные кислоты и связанные с ними липидные признаки обнаружили у разных представителей семейства Felidae. Однако набор веществ и особенности их хранения в почках были неодинаковыми. Значит, система не оставалась неизменной во время эволюции, а могла приобретать разные варианты у разных линий кошачьих.
Для домашних кошек выявленный механизм особенно интересен потому, что он решает сразу две противоположные задачи. Запаховая метка должна быть достаточно изменчивой, чтобы формироваться из небольших молекул и распространяться во внешней среде, но одновременно сохранять сведения о том, какое животное ее оставило. Резервуар в почках мог обеспечивать именно такую устойчивость.
Новое исследование также помогло уточнить представления о том, как животные могут кодировать индивидуальность с помощью запахов. У некоторых млекопитающих эту функцию выполняют крупные белковые молекулы. Например, у мышей индивидуальные особенности мочи во многом связаны с белками семейства MUP (Microtubule-associated protein). У кошек обнаружили другой вариант — небольшие молекулы, стабильность которых поддерживалась внутренним запасом в почечной ткани.
Индивидуальный запах кошки оказался не просто случайным сочетанием веществ в моче, подытожили ученые. За его устойчивостью стоит связанная с почками система: она помогает сохранять характерный химический состав выделений и делает запаховую метку узнаваемой для сородичей.