Вся жизнь имеет общую цель: выжить и размножаться. Но когда дело доходит до родительских обязанностей, приоритеты не всегда переводятся между полами. После внесения своего генетического вклада, большинство пап млекопитающих покидают стадию слева, чтобы пропитать других самок. Мамы, с другой стороны, имеют тенденцию нести основную тяжесть работы, когда дело доходит до вынашивания и рождения ребенка.
Насколько преданной будет мама? Оказывается, даже после того, как папа раскололся, у него есть право голоса.
Сегодня ученые сообщают, что у отца может быть способность диктовать внимательность матери к своему потомству - еще до того, как он родится. Родительские гены, которые несет плод, могут воздействовать на материнский мозг во время беременности, побуждая ее выделять больше или меньше времени для ухода за детьми.
Ребенок, который получает от мамы как можно больше питательных веществ, может бесплатно обеспечить родословную отца, но матери по-прежнему необходимо уделять приоритетное внимание собственному благополучию во время беременности и ухода за детьми в раннем возрасте.
Этот сексуальный конфликт хорошо иллюстрируется геном, называемым Igf2 , который управляет быстрым ростом эмбриональных клеток. Как и большая часть нашего генетического материала, Igf2 наследуется парами - одна копия от мамы и одна копия от папы. Но в отличие от других генов, работает только версия от папы. Igf2 от мамы, с другой стороны, подавляется химической модификацией, которая действует как глушитель на двигателе. ДНК мамы Igf2 не претерпевает никаких изменений, но инструкции гена больше не могут быть услышаны за грохот клеточной среды. Молчание кажется целенаправленным: если возникает ошибка, которая также включает материнскую копию Igf2, ребенок быстро увеличивается в размерах. Это может быть хорошей новостью для папы - большой ребенок, скорее всего, выживет, - но мама может столкнуться с серьезными проблемами, если ей придется нести и рожать неуправляемо большой плод.
Чтобы избежать этой возможности, женщины разработали свой собственный отказоустойчивый: другой ген, названный Igf2r . «R» означает «рецептор»: продукт этого гена может поглощать свободно плавающие белки IGF-2, прежде чем они проявят свои стимулирующие рост эффекты. Неудивительно, что папиня копия Igf2r хранит молчание - его реплика на сдержанность маминого Igf2 - но если отцовский Igf2r случайно откажется, дети рождаются слишком маленькими. Между этими двумя крайностями есть типичный результат: потомство Златовласки, которое не слишком большое и не слишком маленькое, выражая Igf2 отца и Igf2r мамы .
Таков феномен геномного импринтинга - форма негенетического наследования, при которой существуют обе копии гена, но остается только версия одного из родителей. У мышей подтверждено более 150 импринтированных генов, около половины из которых имеют консервативные аналоги у людей. По сути, импринтинг представляет собой самый ранний из родительских компромиссов.
Большая часть исследований, посвященных импринтируемым генам, посвящена непосредственному влиянию на детей, которые их наследуют, например, на то, как часто щенок мыши плачет о своей матери. Но старший автор Розалинда Джон, профессор биологии в Университете Кардиффа, подозревал, что генетические реликвии отца также могут напрямую искажать материнское поведение.
Предыдущая работа исследовательской группы Джона показала, что экспрессия импринтированного гена Phlda2 у плода препятствует росту гормон-секретирующих плацентарных клеток. Эти гормоны вербуют питательные вещества для поддержки раннего развития. Неудивительно, что отцовская копия Phlda2 отцовства хранится в тайне. Но матери хотят, чтобы их копия оставалась включенной: если Phlda2 не остановит ее, эти сахаросодержащие гормоны в плаценте могут создать запас плодов, оставляя мало энергии для мамы.
Другие исследователи отметили, что эти гормоны не только работают в плаценте, однако. На протяжении всей беременности они на самом деле распространялись по всему телу матери и накапливались в ее мозгу, что заставляло Джона подозревать, что они также могут побуждать мать заботиться о своих детях.
Беременность - это изменяющее жизнь событие, это очевидно. Еще до рождения ребенка самки подвергаются огромным физиологическим и психологическим изменениям, включая настоящий гормональный рой, которые побуждают их выполнять сложнейшую задачу материнства. «Новую мать готовят во время беременности», - объясняет Джон. «Это действительно важно для благополучия щенков».
И статус Phlda2 как импринтированного гена четко соответствовал следующему: манипулирование родительским подходом мамы могло бы быть еще одним способом, которым отец незаметно оказывает свое влияние на будущее благополучие своего ребенка.
Чтобы исследовать эту возможность, команда исследователей, в которую вошел ведущий автор Хьюго Крит, биолог, работающий под руководством Джона в Университете Кардиффа, проверила эффекты манипуляции с экспрессией плода Phlda2 у мышей. Как правило, развивающиеся мыши экспрессируют только материнскую копию Phlda2, чтобы препятствовать распространению этих плацентарных гормонов; копия папы, заставляющая молчать, фактически наполовину выводит инструкции гена. Исследователи генетически манипулировали мышиными эмбрионами, чтобы перевернуть обе копии Phlda2, экстремальной версии материнского оптимума или ни одной копии Phlda2, условия, которое благоприятствовало отцовскому идеалу. Затем они имплантировали эти эмбрионы с высокими и низкими дозами вместе с нормальным потомством, экспрессирующим только копию мамы Phlda2, генетически неуправляемым матерям. Как и ожидалось, количество Phlda2 в матке изменило экспрессию нервных генов на поздних сроках беременности, подтверждая, что измененная генетика стимулировала производство (или его отсутствие) плацентарных гормонов.
Когда родились мыши, исследователи тщательно исследовали поведение новых матерей в течение первых нескольких дней после рождения, когда уход за детьми был наиболее критическим. Новые мыши-матери воспитывают своих детей без какого-либо участия отцов и должны делить свое время между заботой о себе, воспитанием нескольких новых щенков и содержанием своего дома. В это время так много времени - поэтому приоритеты мамы четко определяют, как она распределяет свое время на эти задачи. Команда была рада обнаружить, что мышиные мамы, которые носили щенков с минимальным Phlda2 (и повышением материнских гормонов), проводили больше времени, ухаживая за своим потомством и ухаживая за собой, и меньше времени создавая гнезда. С другой стороны, мамы, подвергшиеся воздействию дополнительного Phlda2 (и меньшего количества материнских гормонов), посвятили себя созданию гнезда - демонстрации «домашнего хозяйства» у мышей, согласно Криту, вместо чрезмерной суеты над своими молодыми.
Исследователи были несколько удивлены, увидев, как мамы, воздействующие на приглушенный Phlda2, проводят больше времени не только со своими детьми, но и с самими собой. Было ли это нелогичным с приоритетами отца? Но Крит рассуждал, что мыши обеспечивали свое собственное благополучие, чтобы они могли адекватно ухаживать за своими детьми. Логика, возможно, сравнима с тем, что вы надеваете собственную кислородную маску, прежде чем помогать своему ребенку с ней - пропустите первый шаг, и вы, вероятно, оба пострадаете от последствий.
«Мы должны были переосмыслить то, что определяет хорошее материнство», объясняет Крит. «Там нет золотого стандарта. Это скользящая шкала приоритетов ».
Однако, поскольку Phlda2 также влияет на питание плода, щенки, несущие дополнительный Phlda2, также весили меньше при рождении. Чтобы гарантировать, что изменения мозга во время беременности, а не то, как щенки выглядели или действовали, управляли изменениями в поведении, исследователи повторили свой эксперимент, позволив матерям принимать различные дозы плода Phlda2. Но на этот раз, сразу после рождения щенков, их обменяли на новорожденных с нормально отпечатанным Phlda2 - и результаты были такими же.
Это закрыло сделку для Джона и ее команды. «Многие исследования уже намекали на это раньше, но экспериментов не было», - говорит она. «Это был выстрел в темноте, когда мы решили провести этот эксперимент». Но результаты были ясны: различий в экспрессии генов плода во время беременности было достаточно, чтобы прочно перестроить мозг мамы.
Дэвид Хейг, профессор эволюционной биологии в Гарвардском университете, изучающий импринтинг генома, высоко оценил «элегантное» исследование и его «очень крутые результаты». «Мы давно знаем, что беременность влияет на поведение матери после рождения, но покажет что эффект от генов у плода является новым », - говорит Хейг, который не был связан с работой.
Работа команды вселяет веру в то, что отцы не диктуют здоровье детей только благодаря генетическому наследованию. В таких случаях они могут даже использовать зародыша в качестве химического посланника в этой битве между мужчиной и женщиной, расставляя приоритеты матери в направлении более внимательного ухода за детьми.
Мариса Бартоломей, профессор биологии развития в Университете Пенсильвании, которая изучает геномный импринтинг, подчеркнула «умный и креативный» дизайн исследования. «Мы впервые увидели, что гены плода влияют на родительскую заботу, независимо от генов матери», - говорит Бартоломей, который не принимал участия в исследовании. «Это не та идея, о которой [многие ученые] говорили».
В будущей работе Джон и ее команда надеются лучше понять, какие именно гормоны влияют на наблюдаемые ими эффекты. Кроме того, хотя щенки в этом исследовании, по-видимому, не страдали какими-либо побочными эффектами от изменений в материнской заботе, в течение этого короткого промежутка времени могут наблюдаться долговременные изменения. Джон особенно обеспокоен психологическими последствиями, так как низкий вес при рождении и послеродовая депрессия были связаны с нарушениями развития нервной системы у детей. Наконец, поскольку у некоторых детей с низкой массой тела при рождении были обнаружены проблемы с Phlda2, Джон надеется использовать эти и другие данные для информирования репродуктивного здоровья человека в будущем.
Еще до рождения дети сообщают о намерениях своих отцов таким образом, чтобы придерживаться его. Приоритеты мужчины и женщины не всегда совпадают - и в некотором смысле импринтинг - это эволюция, робко размахивающая белым флагом между конфликтующими полами. Но в конце концов, трактат, хотя и незначительный, достигнут: все честно в войне любви. «Все дело в балансе», - говорит Крит. «То, что [они оба] в конечном итоге хотят…, является лучшим для потомства».
