Биологи раскрыли, как королева голых землекопов удерживает власть в колонии
В колониях голых землекопов царит железный порядок: потомство приносит только одна самка — королева. Остальные в размножении не участвуют и трудятся на благо сообщества. Более 40 лет ученые пытались понять, как именно королеве удается подавлять репродуктивную функцию сородичей. К ответу приблизилась международная команда биологов.
Голые землекопы (Heterocephalus glaber) — небольшие роющие грызуны с уникальной для млекопитающих социальной структурой. Они живут под землей в Восточной Африке, образуя колонии, напоминающие пчелиные ульи или муравейники. В каждом таком сообществе может насчитываться до 300 особей, подчиненных жесткой иерархии.
Обитатели колонии выполняют разные функции. Одни роют тоннели, добывают клубни и корни растений, строят гнезда. Другие — более крупные особи — патрулируют тоннели и защищают от хищников. Третьи отвечают за потомство. Во главе колонии стоит королева — единственная самка, которая регулярно размножается, плюс один-три фертильных самца, спаривающихся с ней. Размножение остальных самцов и других самок подавлено.
С открытия эусоциальности у голых землекопов в 1981 году биологи пытались понять, как именно королеве удается сохранять монополию на потомство. Раньше это связывали с ее физическим превосходством. Она крупнее остальных самок и ведет себя заметно агрессивнее: может покусывать и подталкивать подчиненных, тем самым поддерживая доминирующее положение. С помощью агрессии главенствующая самка якобы подавляет работу репродуктивной системы десяток взрослых особей, отчего они не овулируют и не беременеют.
Однако со временем такую версию поставили под сомнение. Если королева погибает или теряет способность контролировать колонию, «репродуктивное сдерживание» быстро исчезает: самки начинают борьбу за власть, и спустя несколько недель одна из них становится новой королевой. Это поведение указывало на то, что в репродуктивном подавлении участвуют более сложные процессы, чем просто агрессия.
Международная команда биологов под руководством Гэри Левина (Gary Lewin) из Центра молекулярной медицины имени Макса Дельбрюка в Берлине поставила серию экспериментов, чтобы выяснить, какой именно механизм лежит в основе этого явления.
Они решили изучить химические сигналы, которыми обмениваются голые землекопы. Эти грызуны обладают слабым зрением и почти всю жизнь проводят в полной темноте, поэтому основную информацию об окружающем мире и сородичах получают с помощью обоняния и химических сигналов.
Левин и его коллеги проанализировали 771 образец биологических выделений от 350 голых землекопов и с помощью газовой хроматографии и масс-спектрометрии обнаружили соединение, которое резко отличает королев от остальных особей. Речь идет об изопропилмиристате (IPM). Это вещество нашли во влагалищных выделениях доминирующей самки, причем его уровень резко возрастал во время овуляции. Изопропилмиристат действует как сигнальная молекула.
IPM давно известен химикам. В частности, вещество используют в косметологии как смягчающий компонент кремов, лосьонов и солнцезащитных средств, а также в производстве некоторых пластмасс и других материалов. Однако до сих пор его не рассматривали как вещество, способное влиять на социальное поведение млекопитающих.
Чтобы проверить действенность IPM, ученые ежедневно наносили вещество на подстилку в клетках с парами самцов и самок, имитируя запах королевы. В этом эксперименте ни одна из самок не забеременела. В контрольной группе, в которой вещество отсутствовало, потомство появилось почти у всех животных.
Обычно после исчезновения единственной размножающейся самки в колонии начинается борьба за ее место: наиболее высокоранговые особи становятся агрессивными и борются друг с другом за право размножаться. Но когда исследователи ежедневно добавляли в клетки с животными IPM, борьбы не происходило. На протяжении 12 недель самки голых землекопов сохраняли привычную социальную иерархию, не проявляли враждебности и не пытались занять место королевы.
Когда же ученые прекратили распыление вещества, возникла агрессия и началось соперничество, во время которого одна самка погибла, а доминирующая особь стала новой королевой.
Анализ показал, что изопропилмиристат влияет на гормональную систему животных. Под действием вещества повышается уровень гормона пролактина и подавляется выработка прогестерона. Именно эти изменения, по всей видимости, подавляют способность к размножению. В будущих экспериментах команда Левина попытается выяснить, какие обонятельные рецепторы распознают этот химический сигнал и как он запускает изменения в работе мозга и гормональной системе.
Научная работа опубликована в журнале Nature.
Telegram 
Дзен 
VK В отличие от микрочастиц, наночастицы не только эффективно проходят барьеры дыхательной системы, но и идут дальше — в мозг человека. До сих пор масштаб смертности от них был неясен. Теперь исследователи выяснили, что она доходит до миллионов человек каждый год.
Ученые подтвердили один из самых необычных эффектов Общей теории относительности (ОТО): вращение Земли действительно «увлекает» за собой пространство-время. Новое измерение, выполненное с помощью спутника LARES-2, оказалось примерно в 10 раз точнее предыдущих и еще сильнее ограничило пространство для альтернативных теорий гравитации.
Почти реалистичные цифровые персонажи могут вызывать у людей странное чувство тревоги или дискомфорта — этот феном известен как эффект «зловещей долины». Теперь ученые впервые показали, что похожая реакция у макак возникает не только при виде лиц, но и при восприятии движений всего тела аватаров сородичей.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии