Куча хлопкового постельного белья и постельных принадлежностей хомяка неуклонно поднимается и опускается, словно две полевки прерии, прижатые внизу, дышат в унисон. В дикой природе этим «картофельным чипсам в прериях» посчастливится провести несколько месяцев в компании партнера: благодаря их размерам они становятся популярными среди ласок, ястребов и змей. Но здесь, в клетках для размножения в Национальном исследовательском центре приматов Йеркса в Атланте, полевки могут ожидать двух или трех лет счастливого сожительства, выпуская пометы из расчета один раз в месяц.
Связанный контент
- Это твой мозг отцовства
«Жизнь прекрасна», - говорит Ларри Янг, исследователь Йеркса, который изучал полевок в течение почти двух десятилетий. «У них есть приятель. Вложенные материалы. Нет паразитов. Вся еда кролика, которую они могли хотеть. ”
Полевки могут выглядеть как анимированные помпоны с сияющими, настороженными глазами на вас и меня, но Янг и его коллеги видят в них ключ к пониманию некоторых из самых нежных и загадочных импульсов человечества: почему мы заботимся о наших партнерах, балуем наших детей, даже скорбим наши мертвые Слово «полевка» - это, в конце концов, анаграмма слова «любовь».
«Моя работа сосредоточена вокруг этого центрального вопроса: почему мы взаимодействуем с другими так, как делаем?» - говорит Янг. Ответ, по его мнению, почти всегда сводится к нейрохимии, но изучать ее нелегко. Ученые не могут сильно вмешиваться в мозг людей или других живых приматов, а мертвые не слишком полезны. Многие молекулярные исследования разума, к лучшему или к худшему, были сосредоточены на белой лабораторной мыши, но Янг отвергает эту животную модель как «мешок мутаций». После столетия инбридинга для медицинских исследований, он слишком далек от природы.,
Полевка тесно связана с леммингом и напоминает хомяка. (Джоэл Сарторе / National Geographic Creative) 
В отличие от 97 процентов млекопитающих, полевки моногамны, образуя связи, которые существуют долго после спаривания (часто на всю жизнь, хотя и на короткое время). (Джоэл Сарторе / National Geographic Creative) 
Мужская полевка прерии придерживается своей партнерши, проводя более 60 процентов своего времени в гнезде с щенками. (Тодд Ахерн) 
Ларри Янг изучал полевок почти два десятилетия. В ранних работах исследовалось, как гены управляют поведением у ящериц бичейника. (Предоставлено Ларри Янгом) 
Изучая полевок, Ларри Янг узнал, что всего несколько молекул управляет нашими социальными взаимодействиями. (Предоставлено Ларри Янгом) 
Полевые прерии обычно гнездятся в подземных норах. Они обрезают траву на поверхности, чтобы создать сеть тропинок шириной два дюйма и длиной до 80 футов. (Ива Моматюк и Джон Исткотт) 
Прерий полевки живут в травянистых местах обитания с сухой почвой. Обильный помет является плюсом; полевки используют это, чтобы скрыть свою сеть следов. (Ива Моматюк и Джон Исткотт) Полевка, тесно связанная с леммингами и похожая на хомяков, является гораздо более новой экспериментальной темой: первые полевые прерии, разработанные для того, чтобы обладать генами другого вида, появились на сцене только в 2009 году. (Они светились зеленым, потому что были помечены флуоресцентным белком медузы предназначен для визуального оповещения о том, что перенос ДНК сработал.) В 2012 году ученые впервые прочитали ДНК в книге по генетическим инструкциям полевок, или в геноме. И хотя в некотором смысле грызун - это зарытый воронку, как и любой другой, которого садоводы иногда считают вредителем, он демонстрирует социальные черты, которые мы считаем глубоко человеческими.
Наиболее заметные полевки - в отличие от 97 процентов млекопитающих - моногамны, образуя связи, которые сохраняются долго после спаривания (часто на всю жизнь, хотя и короткие). «Мужчина и женщина собираются вместе, мужчина ухаживает за женщиной, чтобы она впала в эструс, и они спариваются», - объясняет Янг. «А потом что-то происходит в то время, когда они спариваются, и в последующие часы, так что эти два животных сблизились, и они хотят всегда оставаться вместе». Вместо того, чтобы бросить последующих детей на произвол судьбы, самцы останавливаются, чтобы поднять их., Женщина явно ожидает этого продолжения, дергая парня за шею за шею, если он не выполняет свою роль. А когда партнер умирает, полевки испытывают что-то похожее на горе.
Возможно, наиболее захватывающим с научной точки зрения, полевки прерии имеют почти идентичных кузенов, называемых полевками, которые не разделяют ни одной из их социальных склонностей. Сравнивая верных грызунов с их беспорядочными двойниками, Янг и его коллеги надеются выявить нейронные контуры, лежащие в основе моногамных тенденций полевой прерии. «Полевки прерий жаждут социальных контактов, а полевки - нет», - говорит Янг.
«Необыкновенный дар науке» - это то, как Томас Инсель, глава Национального института психического здоровья и пионер в исследованиях полевок, описывает этих тварей. «Эксперимент уже сделан природой», - говорит он. "Какие результаты? Что было изменено генетически в мозге, чтобы получить эту разницу в поведении? »
Чтобы выяснить это, Янг использует потрясающе сложный набор биомолекулярных инструментов, от генетического секвенирования до транскриптомики.
Но может ли животное, столь же скромное, как полевка прерии, только недавно завербованное с равнин Америки, действительно иметь какие-то секреты о человеческих головоломках, таких как неверность, и, возможно, даже о социальных беспорядках, таких как аутизм? Абсолютно, говорит Янг, который сам начал свою жизнь как провинциальное существо, родившееся «в миле по грунтовой дороге» в песчаной и сосновой стране Сильвестра, штат Джорджия. (Он до сих пор держит там хижину, где он издевается над известными аспирантами с помощью шкуры коз и других практик.) Он даже не слышал о ДНК до окончания средней школы. Частично его интерес к поведению полевок и структуре мозга, по-видимому, проистекает из любопытства по поводу его собственного жизненного пути: брака, развода, повторного брака, пятерых детей и продолжающегося любовного романа с неврологией, который уводил его далеко от его сельских корней.
***
Полевка прерии впервые привлекла внимание науки в 1970-х годах, когда маммолог Лоуэлл Гетц начал рутинное исследование населения на полях люцерны и пастбищ мятлика недалеко от Иллинойского университета в Урбане-Шампейне, где он преподавал в то время. Чтобы избежать отрицательных температур ночью, он и другие исследователи иногда держали Джек Дэниелс в сарае для исследований вместе с таблицами данных и другими материалами. Алкоголь был для собственного потребления исследователей; Испытания вкуса с тех пор показали, что полевки прерии любят ликер и разбавленный виски, возможно, на самом деле были хорошей приманкой полевки.
Треснувшая кукуруза работала достаточно хорошо в ловушках, но ученые заметили нечто необычное. Полевые прерии часто появлялись в парах, часто мужчины и женщины. Иногда ученые снова и снова заманивают в ловушку тот же дуэт. Эти пары составляли около 12 процентов отлова взрослых полевых прерий по сравнению с 2 процентами среди других пойманных полевок. Чтобы выяснить, что случилось, Гетц снабдил дюжину пар полевых прерий миниатюрными радио-ошейниками, работающими на батарейках слухового аппарата. Отслеживая их движения по густой траве, он обнаружил, что 11 из 12 «пар» сожительствовали более или менее постоянно в подземных логовах, поведение, почти неслыханное среди грызунов. У обоих членов 12-й пары были другие партнеры в отдельных гнездах любви. Гетц, очевидно, захватил две середины свидания.
Удивленный, он принес свои результаты Сью Картер, коллеге из Университета Иллинойса, который работал над эндокринологией хомяка. Самки хомяков регулярно убивают и едят своих половых партнеров. «Это то, что я считал нормальным, - вспоминает Картер. Она не была готова к привязанности полевок к своим партнерам или к тому, что оказалось длительными и страстными сеансами спаривания («Мы должны были поставить их на замедленное видео. Никто не мог сидеть там в течение 40 часов!»).
Но что делает привязанность такой сильной? Как именно пара подделывает свою связь? Картер и другие в конечном итоге стали использовать химический посредник окситоцин - также гормон, связанный с восприятием социальных сигналов, родов и материнской связи. Когда самка прерии получила инъекцию окситоцина в ее мозг, она еще больше сжималась со своим партнером и формировала более прочные связи. Было обнаружено, что другой гормон, вазопрессин, связанный с территориальностью, способствует связыванию пар у мужчин.
Возможно, исследователи предположили, что эволюция совпала с устоявшейся нейронной схемой. Если гормоны, ответственные за материнское поведение у женщин и территориальность у мужчин, были выпущены во время секса, они могли бы способствовать этой новой связи между мужчиной и женщиной. Например, половой волк в прерии включает необычную стимуляцию влагалища и шейки матки - вероятно, адаптированное поведение, которое запускает выброс окситоцина, обычно связанный с родами. Вместо того, чтобы связываться с ребенком, женщина связывается со своим партнером.
Последующие исследования показали, что в отличие от луговых полевок, избегающих скрепления, полевые прерии имеют рецепторы окситоцина и вазопрессина в областях мозга, связанных с вознаграждением и зависимостью. Мозг полевок сфальсифицирован, чтобы связать вознаграждение секса с присутствием конкретного партнера, точно так же, как «наркоман узнает связь с атрибутикой наркотиков, когда становится высоким, поэтому даже его безумная трубка становится приятной», - говорит Янг. Он считает, что неповторимый стиль спаривания людей лицом к лицу, который подчеркивает уникальные физические особенности партнера в момент вознаграждения, вероятно, также служит для укрепления приятной связи с одним человеком.
Исследования связывания полевок в начале 1990-х заинтриговали Янга, который открыл молекулярную биологию в колледже. После окончания университета он проводил исследования в техасской лаборатории по изучению гнутых половых ящериц, чьи флуктуирующие гормоны позволяют им переключаться между мужским и женским поведением. Он обнаружил, что может резко изменить их поведение, вводя им тот или иной гормон. Когда он учился в Йерксе, в Университете Эмори, он взял с собой различные техники, которые также могли бы расшифровать активность генов. В первом в своем роде эксперименте с этими трупами команда Янга ввела ген вируса полевой прерии, который кодирует рецептор вазопрессина, в вирус, а затем ввела вирус в центры вознаграждения мозга полевой полевки. Точка? Чтобы увидеть, изменит ли ДНК инопланетян поведение луговой полевки. Это сделало: как животные выросли, они начали демонстрировать парное поведение. «Мы превратили луговую полевку в степную, по поведению», - говорит он.
Задолго до того, как он начал свою работу с полевками, Янг понял всю мощь пары: он женился на своей школьной подруге в 18 лет. Теперь Янг понимает, что любая парная связь зависит от набора генов и химических веществ мозга, вероятно, работающих вместе с окситоцином и вазопрессином. Его последнее занятие - транскриптомика, сфера, сфокусированная на РНК-мессенджере, генетическом материале, отвечающем за передачу информации от ДНК клетки к ее механизму, производящему белок. Хотя ДНК каждой клетки в организме остается неизменной, уровень белков, образующихся при трансляции этой ДНК, меняется от одной минуты к другой. Лаборатория Янга пытается наблюдать, как колеблется РНК мессенджера, когда таинственная пара-полевая связь прерии формируется. Исследователи «жертвуют» животными на разных этапах процесса склеивания, затем извлекают мРНК. Если сигнал мРНК указывает на то, что гены активны во время спаривания у полевок прерий, но не у полевых полевок, эти гены становятся кандидатами для изучения. «Мы можем разработать эксперименты для манипулирования этими генами, - говорит Янг, - и определить, участвуют ли они».
Точно так же он стремится посмотреть на свой недавно упорядоченный геном полевой степи рядом с геномом полевой полевки, чтобы найти различия, достойные дальнейшего изучения. Задача состоит в том, чтобы заставить компьютеры сравнивать и сопоставлять такое огромное количество генетической информации.
«У нас впереди 50 лет работы, и много чего мы не знаем», - говорит он.
***
Вот маленький грязный секрет: полевки прерии социально, а не сексуально моногамны. Как и в случае с человеческими романсами, парная связь не исключает того, что исследователи называют оппортунистической неверностью, о чем свидетельствует двоякая 12-я пара Гетца. Эта неверность означает, что многие самцы рождают молодых вне гнезда и могут случайно вырастить чужих детей. (Около 10 процентов молодых людей от отца, который не является основным женихом их матери.) И точно так же, как в пуле знакомств, некоторые мужчины вообще не связываются парами. Эти легкомысленные люди известны как «странники».
Одно из притязаний Янга на славу - выявить генетическое различие между профессиональными холостяками и преданными партнерами. Он обнаружен в части гена рецептора вазопрессина, называемого микросателлитом, повторяющимся генетическим материалом, который долгое время назывался «мусорной ДНК». Мужчины с длинной версией микросателлита являются превосходными парными связями, потому что у них больше рецепторов в определенных области мозга, в то время как мужчины с короткой версией могут оставаться неприсоединенными.
Подобные различия могут иметь значение и среди людей. Шведские исследователи генотипировали почти 2000 взрослых и расспрашивали их об отношениях. Мужчины с двумя копиями определенной версии гена рецептора вазопрессина в два раза чаще сообщали о кризисе в браке за последний год, чем мужчины с одной или нулевой копией. Их партнеры также выразили меньшее удовлетворение. У Янга не было анализа его собственного гена: «Я не хочу знать», - говорит он.
Он хочет узнать больше о том, что отличает полевых прерий от других. Могут ли опыт ранней жизни изменить ситуацию? И может ли эта разница пролить свет на поведение человека и социальные беспорядки?
Кэти Барретт, аспирант лаборатории Янга, натягивает несколько пар перчаток, когда ведет меня в комнату, полную взрослых полевок. «Они кусают», - говорит она, объясняя. Мужские полевки в комнате, каждый из которых бродит по камерным аренам, а не в обычных клетках, находятся в середине теста предпочтений партнера, который является основой для многих исследований полевок. Наряду с самцами на противоположных концах каждой арены привязаны самки с пластиковыми галстуками. Одна женщина - это мужчина, а другая - совершенно незнакомец. Хотя он может спариваться с обоими, самец с хорошими связями должен проводить гораздо больше времени, общаясь со своим партнером. Компьютерная программа анализирует движения его маленького пухлого тела, складывая минуты.
Барретт обнаружил, что полевки, изолированные от облизывания и ухода за родителями, взаимодействие, которое, как известно, стимулирует выработку окситоцина, испытывают затруднения в связи с будущими товарищами, но только если изолированные полевки также имеют относительно низкую плотность рецепторов окситоцина в зонах поощрения мозг. Она проводит тесты, чтобы выяснить, может ли препарат, повышающий окситоцин, защищать социальное будущее забытых животных. «Можете ли вы вмешаться на раннем этапе жизни и защититься от этого результата?» - спрашивает Барретт.
Предыдущая работа показала, что эффекты окситоцина были сильнее у самок, чем у самцов, но в сегодняшнем тесте самцы, которых лечат как щенков, связываются достаточно хорошо. «Я этого не ожидал», - говорит Барретт. Раннее высвобождение окситоцина, по-видимому, способствует укреплению социального мозга у обоих полов.
***
Полевки, и, как следствие, окситоцин, начали захватывать воображение более широко, хотя результат иногда бывает глупым. Есть книга самопомощи «Занимайся любовью, как волшебный прерий: шесть шагов к страстному, обильному и моногамному сексу», а также аромат под названием «Liquid Trust», синтетический спрей окситоцина, предназначенный для «одиночек» и «продавцов». Конечно, Янг указывает, что даже если спрей работает (а он не говорит, что он работает), владелец будет вдыхать гораздо больше гормона, чем любая потенциальная цель: «Кто в итоге кому-то доверится?» - смеется он.
Но некоторые человеческие применения довольно серьезны. Одним из основных интересов Янга является лечение аутизма. «Аутизм - это расстройство, при котором социальные сигналы не столь заметны, дети не заинтересованы в общении с другими и испытывают трудности с чтением эмоций», - отмечает он. «Похоже, что все эти социальные эффекты стимулируют окситоцин». Уже синтетический окситоцин, вводимый через нос, используется в экспериментальных методах лечения аутизма.
Тем не менее, есть все основания быть осторожными с лечебными свойствами окситоцина. «По моему собственному мнению, предварительных данных о животных не было достаточно», - говорит Карен Бейлс, которая изучает социальные связи в Калифорнийском университете в Дэвисе и обеспокоена последствиями воздействия на молекулу развивающихся мозгов. Бейлс и ее коллеги обнаружили, что воздействие окситоцина может ингибировать парное связывание в более позднем возрасте, особенно у самцов. И хотя некоторые работы, в том числе на людях, показывают, что молекула может помочь социальности, другие находят, что эффект зависит от человека и ситуации.
«Вы должны остерегаться преждевременной экстраполяции», - говорит Инсель из Национального института психического здоровья. «Вы хотите быть очень осторожным и не предполагать, что мы очень, очень большие полевые прерии».
Менее спорным на данный момент является работа Янга по терапии горя. Он и его немецкий коллега недавно изучили, что происходит, когда полевки и их спутники жизни разлучаются. В строгих стресс-тестах, в том числе в тех, которые бросали грызунов в стакан с водой, те, кто только что потерял партнера, боролись гораздо меньше, чем другие. Вместо этого они пассивно плыли, не заботясь о том, живут они или умерли. В некотором смысле их симптомы напоминали депрессию. «Когда животные образуют эту парную связь, они становятся зависимыми от этого партнера, а когда они теряют партнера, это почти как отказ от наркотиков», - объясняет Янг. «Это неадекватное следствие эволюционно полезной вещи. Это болезнь любви.
Когда исследователи вскрыли мозг у погибших животных, они обнаружили повышенные уровни химического вещества, называемого кортикотропин-рилизинг-фактором, или CRF. Если химические рецепторы скорбящих животных были заблокированы, полевки вели себя нормально, яростно борясь за жизнь. «Это помогает нам понять нейросхему, которая может быть связана с депрессией в целом», - говорит Янг.
Он воочию знает боль разлуки. Около десяти лет назад его первая жена, его партнер со школы, бросила его, взяв с собой троих детей. В течение нескольких месяцев он плавал в метафорическом стакане. «Я жил в доме без мебели», - говорит он. «Я спал на маленьком детском матрасе. Я понял последствия, которые случаются, когда ты теряешь кого-то, кого любишь, потому что я прошел через это. В тот момент, когда вы проходите через это, вы не думаете об экспериментах и вещах - эти побуждения и побуждения просто происходят ».
Янг с тех пор восстановил свой импульс. Недавно он основал Центр трансляционной социальной нейробиологии в Эмори, который фокусируется на том, как фундаментальные исследования на животных могут дать информацию о новых методах лечения социальных расстройств человека, и организовал международное совещание для исследователей полевок. Карта мира на стене его офиса показывает, как далеко он продвинулся от своей «Сильвестровской« грунтовой дороги ». Во время одного безумного путешествия на Мадагаскар он и другие исследователи собрали образцы мозга двух близкородственных видов ржанки, другого животного с« любовь »во имя. Один вид моногамен, а другой нет. Янг надеется сравнить свою нервную проводку с проводкой полевок.
Возможно, что наиболее важно, он также снова связался, на этот раз с другим нейробиологом. За обедом он и его партнер обсуждают тонкости его гормональной работы и ее связь с состоянием человека. Генетика и химия мозга могут формировать все отношения, но они не позволяют магии существовать самостоятельно. «Я все еще должен помнить годовщину, - говорит он. «Я все еще должен купить цветы».
