Біологам вдалося з’ясувати, як королева голих землекопів — єдина самиця в колонії, яка дає потомство, — пригнічує здатність до розмноження інших самиць групи. У її виділеннях знайшли сполуку ізопропілміристат, яка здатна впливати на гормональний фон інших особин в колонії та перешкоджати їхньому розмноженню навіть за відсутності королеви. Подібний механізм хімічного впливу поширений серед бджіл, мурах і термітів, але зараз його вперше детально описали у ссавців. Дослідження опублікували в журналі Nature.
У колоніях голих землекопів лише королева може розмножуватися. Felix Petermann / Max Delbrück Center
Чим голі землекопи нагадують комах?
Голі землекопи (Heterocephalus glaber) — одні з небагатьох ссавців, соціальна організація яких нагадує спільноту комах. У цих тварин потомство зазвичай народжує лише одна самиця — королева. Тоді як решта залишаються безплідними та виконують різні обов'язки залежно від становища в групі: високорангові особини зазвичай захищають колонію, а низькорангові — переважно шукають їжу, риють тунелі та виконують іншу роботу. Після смерті чи вилучення королеви високорангові самиці починають агресивні бійки, переможниця яких починає давати потомство.
Учені давно припускали, що королеви пригнічують здатність інших самиць до розмноження за допомогою хімічних сигналів, але з’ясувати, які саме речовини для цього використовуються досі не вдавалося. Експерименти з перенесенням сечі або зрошеної нею підстилки до відокремлених від колонії тварин результатів не дали. Змінити підхід до пошуку сигнальних сполук вирішила міжнародна група науковців на чолі з дослідниками з Німеччини.
Як досліджували пригнічення розмноження в голих землекопів?
Щоб з'ясувати, які саме сполуки пригнічують розмноження землекопів, дослідники проаналізували 771 зразок запашних речовин від 351 тварини та змогли точно розпізнати у них 99 різних хімічних сполук. Виявилося, що у вагінальних, анальних та ротових виділеннях королев містилося багато ізопропілміристату — малолеткої запашної сполуки, тоді як у виділеннях інших дорослих членів колонії ця сполука була практично відсутня. Водночас ізопропілміристат був практично відсутній у сечі тварин.
Електрофізіологічні досліди та експерименти з візуалізацією мозку показали, що за сприймання ізопропілміристату у землекопів відповідають клітини нюхового епітелію — звичайні нюхові рецептори, а у мозку інформацію про присутність сполуки опрацьовують ті ж нейрони, що зазвичай реагують на запахи.
Королева (зліва) та робоча особина (справа) голих землекопів. Felix Petermann / Max Delbrück Center
Щоб перевірити, як сполука впливає на здатність землекопів до розмноження, учені відокремили тварин від колонії парами та сформували три групи: першу поселили на чисту підстилку без добавок, тваринам з другої групи у підстилку додавали ізопропілміристат, а підстилку для тварин третьої групи брали із загальної колонії. Упродовж періоду спостереження п’ять із шести самиць з першої групи завагітніли. Натомість ані тварини, які жили на підстилці з рідної колонії, ані ті, яким штучно додавали ізопропілміристат, навіть не намагалися спаровуватися. Вимірювання гормонального фону показало, що у присутності цієї сполуки у самців підтримувався низький рівень тестостерону, а у самиць — високий рівень гормону пролактину, який може пригнічувати статевий цикл самиць.
Зрештою науковці дослідили, як ізопропілміристат впливає на соціальну стабільність групи. Для цього вони вилучили з колонії королеву, але протягом 12 тижнів додавали ізопропілміристат до підстилки. Упродовж цього періоду у колонії не виникало сутичок, а рівні статевих гормонів самиць залишалися на рівнях, що виключали можливість розмноження. Після припинення обробки підстилки рівень пролактину у самиць знизився й у кількох тварин одночасно з’явилися ознаки готовності до спаровування. Також упродовж тижня у колонії почалися бійки, через які одна тварина загинула. Зрештою, одна з самиць стала новою королевою та народила потомство.
Як відкриття пояснює поведінку землекопів?
Автори дослідження зазначають, що їхнє відкриття дозволяє пояснити причини рухливості королев, які багато переміщаються в тунелях, труться об стінки та перелазять через інших особин — так вони, можливо, поширюють в колонії ізопропілміристат, який сам по собі малолеткий і не може впливати на тварин на великій відстані.
Однак, поки невідомо, чому утворений королевами ізопропілміристат не пригнічує здатність до розмноження у них самих. Вчені припускають, що королеви можуть мати певні відмінності у налаштуваннях чутливості нюхових рецепторів або в регуляції утворення пролактину. Не виключено, що на пригнічення розмноження членів колонії в природних умовах впливають також поведінкові, тактильні або інші чинники, тому для з’ясування точних механізмів потрібні додаткові дослідження.
Що про спільноти голих землекопів дізнавалися раніше
💪 Королеви голих землекопів не втрачають здатності розмножуватися упродовж всього життя — на відміну від інших ссавців, у цих тварин яйцеклітини продовжують утворюватися й у дорослому віці.
😡 Стрес змусив королеву землекопів мирно передати владу доньці, тоді як за звичайних умов між ними була би бійка.
🚮 Розділення по ролях у голих землекопів настільки чітке, що в їхніх колоніях виявили окремих особин, що відповідають за винесення сміття й прибирання туалету.
