Stos pościeli z bawełny i chomika unosi się i opada równomiernie, jak gdyby dwie norki preriowe tulone pod sobą oddychały zgodnie. Na wolności te „chipsy ziemniaczane z prerii” miałyby szczęście cieszyć się kilkumiesięcznym towarzystwem partnera: ich rozmiar, który można dopasować, sprawia, że są popularne wśród łasic, jastrzębi i węży. Ale tutaj, w klatkach hodowlanych w Yerkes National Primate Research Center w Atlancie, norki mogą spodziewać się dwóch lub trzech lat szczęśliwego wspólnego życia, wyrzucając mioty w tempie jednego miesiąca.
powiązana zawartość
- To jest twój mózg na ojcostwo
„Życie jest dobre” - mówi Larry Young, badacz z Yerkes, który studiuje nornice od prawie dwóch dekad. „Oni mają partnera. Materiały do zagnieżdżania. Bez pasożytów. Całe jedzenie dla królików, jakie mogli chcieć.
Dziury mogą wyglądać jak ożywione pompony z błyszczącymi, czujnymi oczami na ciebie i mnie, ale Young i jego koledzy uważają je za klucz do zrozumienia niektórych z najbardziej delikatnych i tajemniczych impulsów ludzkości: dlaczego dbamy o naszych partnerów, rozpieszczamy nasze dzieci, a nawet opłakujemy nasze umarłe. Słowo „nornica” jest przecież anagramem dla „miłości”.
„Moja praca koncentruje się wokół tego głównego pytania: dlaczego współdziałamy z innymi tak, jak robimy?”, Mówi Young. Jego zdaniem odpowiedź prawie zawsze sprowadza się do neurochemii, ale nie jest to łatwy temat do zbadania. Naukowcy nie mogą zbyt wiele manipulować mózgami ludzi lub innych żywych naczelnych, a martwych nie ma większego pożytku. Wiele badań molekularnych nad umysłem skupiło się na białej lub lepszej myszy laboratoryjnej, ale Young odrzuca ten model zwierzęcy jako „worek mutacji”. Po stuleciu chowu wsobnego w badaniach medycznych jest on zbyt oderwany od natury .
Dziura jest ściśle związana z lemingiem i przypomina chomika. (Joel Sartore / National Geographic Creative) 
W przeciwieństwie do 97 procent ssaków, norniki są monogamiczne, tworząc więzi, które trwają długo po kryciu (często przez całe życie, choć krótkie). (Joel Sartore / National Geographic Creative) 
Samiec prerii przykleja się do swojej partnerki, spędzając ponad 60 procent swojego czasu w gnieździe ze szczeniętami. (Todd Ahern) 
Larry Young studiuje nornice od prawie dwóch dekad. Wcześniejsze prace badały, w jaki sposób geny sterują zachowaniem jaszczurek wielkokwiatowych. (Dzięki uprzejmości Larry Young) 
Badając norniki, Larry Young nauczył się, że tylko garstka cząsteczek organizuje nasze interakcje społeczne. (Dzięki uprzejmości Larry Young) 
Preriowe nornice zwykle gniazdują w podziemnych norach. Przycinają trawę na powierzchni, tworząc sieć szlaków o szerokości dwóch cali i długości do 80 stóp. (Yva Momatiuk i John Eastcott) 
Preriowe norniki żyją w trawiastych siedliskach z suchą glebą. Obfite śmieci na ziemi to plus; norki używają go do ukrywania swojej sieci szlaków. (Yva Momatiuk i John Eastcott) Dziura, ściśle związana z lemingami i przypominającymi chomiki, jest znacznie nowym przedmiotem eksperymentalnym: pierwsze nornice preriowe zaprojektowane do posiadania genów innego gatunku pojawiły się na scenie dopiero w 2009 roku. (Świeciły na zielono, ponieważ były oznaczone fluorescencyjnym białkiem meduz oznaczało wizualną sygnalizację, że transfer DNA zadziałał.) W 2012 r. naukowcy po raz pierwszy odczytali DNA z instrukcji genetycznej lub genomu norników. I chociaż pod pewnymi względami gryzoń jest ukoronowanym ostrzem jak każdy inny, czasem uważany przez ogrodników za szkodnika, wykazuje cechy społeczne, które uważamy za głęboko ludzkie.
Najbardziej godne uwagi, norniki - w przeciwieństwie do 97 procent ssaków - są monogamiczne, tworząc więzi, które trwają długo po kryciu (często przez całe życie, choć krótkie). „Mężczyzna i kobieta spotykają się, mężczyzna kładzie nacisk na kobietę, aby zapadła w ruinę i łączy się”, wyjaśnia Young. „A potem coś się dzieje w czasie, gdy się łączą, a po kilku godzinach, tak że te dwa zwierzęta połączyły się i chcą pozostać razem zawsze.” Zamiast porzucać kolejne dzieci losowi, samce trzymają się, by je wychować . Kobieta wyraźnie spodziewa się, że to nastąpi, szarpiąc swojego faceta za kark, jeśli nie wykonuje swojej roli. A kiedy umiera partner, norki doświadczają czegoś podobnego do żalu.
Być może najbardziej ekscytujące, z naukowego punktu widzenia, nornice preriowe mają prawie identycznych kuzynów zwanych nornicami łąkowymi, które nie mają żadnych skłonności społecznych. Porównując wiernych gryzoni z ich rozwiązłymi doppelgängerami, Young i jego koledzy mają nadzieję odkryć obwody neuronalne kryjące się za monogamicznymi tendencjami nornicy preriowej. „Wilki preriowe pragną kontaktów społecznych, a nornice łąkowe nie”, mówi Young.
„Niezwykły dar dla nauki” to sposób, w jaki Thomas Insel, szef Narodowego Instytutu Zdrowia Psychicznego i pionier badań nad norami, opisuje zwierzątka. „Eksperyment został już przeprowadzony przez naturę” - mówi. „Jakie są wyniki? Co zmodyfikowano genetycznie w mózgu, aby uzyskać tę różnicę w zachowaniu? ”
Aby się tego dowiedzieć, Young używa zadziwiająco zaawansowanego zestawu narzędzi biomolekularnych, od sekwencjonowania genetycznego po transkryptomikę.
Ale czy zwierzę tak skromne jak nornica preriowa, dopiero niedawno rekrutowana z równin Ameryki, naprawdę może mieć tajemnice do dzielenia się ludzkimi zagadkami, takie jak niewierność, a może nawet zaburzenia społeczne, takie jak autyzm? Absolutnie, mówi Young, który sam rozpoczął życie jako prowincjonalne stworzenie, urodzony „milę na polnej drodze” w piaszczystej i sosnowej krainie Sylvester w stanie Georgia. (Nadal trzyma tam kabinę, w której mgli się cytowanymi studentami poprzez skórowanie kóz i inne praktyki.) Nigdy nie słyszał o DNA, dopóki nie skończył liceum. Częściowo jego zainteresowanie zachowaniem norników i strukturą mózgu wydaje się wynikać z ciekawości własnej ścieżki życiowej: małżeństwa, rozwodu, ponownego małżeństwa, pięciorga dzieci i ciągłego romansu z neuronauką, który odciął go od jego wiejskich korzeni.
***
Preria vole po raz pierwszy zwróciła uwagę nauki w 1970 roku, kiedy mammolog Lowell Getz rozpoczął rutynowe badania populacji na polach lucerny i pastwiskach bluegrass w pobliżu University of Illinois w Urbana-Champaign, gdzie uczył w tym czasie. Aby zemścić się w nocy na ujemnych temperaturach, on i inni badacze czasami trzymali Jacka Daniela w szopie badawczej wraz z arkuszami danych i innymi materiałami. Alkohol był przeznaczony do spożycia przez badaczy; testy smakowe od tego czasu wykazały, że norki preriowe jak likier, a rozcieńczona whisky mogą być dobrą przynętą na nornicę.
Pęknięta kukurydza działała wystarczająco dobrze w pułapkach, ale naukowcy zauważyli coś niezwykłego. Volir preriowy często pojawiał się w parach, często mężczyzna i kobieta. Czasami naukowcy sidła tego samego duetu ponownie kilka miesięcy później. Pary te stanowiły około 12 procent połowów nornic dorosłych, w porównaniu z zaledwie 2 procentami wśród innych uwięzionych norników. Aby dowiedzieć się, co było grane, Getz wyposażył kilkanaście preryjnych nornic w miniaturowe obroże radiowe zasilane z baterii aparatów słuchowych. Śledząc ich ruchy w gęstej trawie, odkrył, że 11 z 12 „par” mieszkało mniej więcej na stałe w podziemnych norach, co jest zjawiskiem prawie niespotykanym wśród gryzoni. Obaj członkowie 12. pary mieli innych partnerów w oddzielnych gniazdach miłości. Getz najwidoczniej schwytał dwa w połowie schodów.
Zaskoczony, zabrał swoje odkrycia do Sue Carter, kolegi z University of Illinois, który pracował nad endokrynologią chomika. Samice chomików rutynowo dokonują uboju i jedzą swoich partnerów seksualnych. „To, co uważałem za normalne”, wspomina Carter. Nie była przygotowana na przywiązanie norników do ich partnerów ani na to, co okazało się długotrwałymi i pełnymi pasji sesjami godowymi („Musieliśmy umieścić je na filmach poklatkowych. Nikt nie mógł tam siedzieć przez 40 godzin!”).
Ale co sprawia, że przywiązanie jest tak silne? Jak dokładnie para tworzy więź? Carter i inni ostatecznie osiedlili się na chemicznym przekaźniku oksytocynie - również hormonie związanym z postrzeganiem sygnałów społecznych, porodu i więzi matczynych. Kiedy kobieca nornica preriowa otrzymała zastrzyk oksytocyny w mózgu, jeszcze bardziej skuliła się ze swoim partnerem i utworzyła silniejsze więzi. Stwierdzono, że inny hormon, wazopresyna, związany z terytorialnością, sprzyja wiązaniu par u mężczyzn.
Być może, jak sugerowali naukowcy, ewolucja zastosowała piggyback na ugruntowanym obwodzie neuronowym. Gdyby hormony odpowiedzialne za matczyne zachowanie u kobiet i terytorialność u mężczyzn zostały uwolnione podczas seksu, mogłyby one wzmocnić tę nowatorską więź mężczyzny i kobiety. Na przykład seks preryjny obejmuje niezwykłą stymulację pochwy i szyjki macicy - prawdopodobnie przystosowane zachowanie, które wyzwala uwalnianie oksytocyny zwykle związane z porodem. Zamiast spotykać się z dzieckiem, kobieta łączy się ze swoim partnerem.
Kolejne badania wykazały, że w przeciwieństwie do omijających łąki nornic, norki preriowe mają receptory oksytocyny i wazopresyny w obszarach mózgu związanych z nagrodą i uzależnieniem. Mózgi norników są tak przygotowane, aby powiązać nagrodę z seksem z obecnością konkretnego partnera, tak jak „uzależniony uczy się związku z akcesoriami narkotykowymi, gdy osiąga stan wysoki, więc nawet jego fajka staje się przyjemna”, mówi Young. Uważa, że dziwny styl kojarzenia się ludzi twarzą w twarz, który podkreśla unikalne cechy fizyczne partnera w momencie nagradzania, prawdopodobnie również służy umocnieniu przyjemnego związku z pojedynczą osobą.
Badania dotyczące łączenia nornic na początku lat 90. intrygowały Younga, który odkrył biologię molekularną na studiach. Po ukończeniu studiów przeprowadził badania w teksańskim laboratorium, badając uginające się pod względem płci jaszczurki szypułkowe, których wahające się hormony pozwalają im przechodzić między zachowaniami mężczyzn i kobiet. Odkrył, że może radykalnie zmienić ich zachowanie poprzez wstrzyknięcie im jednego lub drugiego hormonu. Kiedy udał się do Yerkes na Uniwersytecie Emory, zabrał ze sobą różne techniki, które mogą również odszyfrować aktywność genów. W pierwszym tego rodzaju eksperymencie z tymi stworzeniami zespół Younga umieścił gen wirusa nornicy preriowej kodujący receptor wazopresyny w wirusie, a następnie wstrzyknął wirusa do centrów nagrody mózgu nornicy łąkowej. Punkt? Aby sprawdzić, czy obce DNA zmieni zachowanie nornicy łąkowej. Tak się stało: gdy zwierzęta dorastały, zaczęły wykazywać zachowania związane z parami. „Przekształciliśmy nornicę łąkową w nornicę preriową, behawioralnie” - mówi.
Na długo przed tym, jak rozpoczął pracę w charakterze szpiegów, Young zrozumiał moc więzi pary: poślubił swoją ukochaną z liceum w swoje 18. urodziny. Teraz Young rozumie, że każde wiązanie par zależy od zestawu genów i substancji chemicznych mózgu, prawdopodobnie współpracując z oksytocyną i wazopresyną. Jego najnowszą wyprawą jest transkryptomika, dziedzina skupiona na informacyjnym RNA, materiale genetycznym odpowiedzialnym za przekazywanie informacji z DNA komórki do jej maszyn wytwarzających białka. Podczas gdy DNA każdej komórki w ciele pozostaje taki sam, poziom białek wytwarzanych przez translację tego DNA zmienia się z minuty na minutę. Laboratorium Younga próbuje obserwować, jak waha się RNA posłańca, gdy powstaje tajemnicza więź pary prerii. Badacze „poświęcają” zwierzęta na różnych etapach procesu wiązania, a następnie ekstrahują mRNA. Jeśli sygnał mRNA wskazuje, że geny są aktywne podczas krycia w nornicach preryjnych, ale nie w nornicach łąkowych, geny te stają się kandydatami do badań. „Możemy zaprojektować eksperymenty w celu manipulowania tymi genami”, mówi Young, „i ustalić, czy są one zaangażowane”.
Podobnie, chętnie patrzy na swój nowo zsekwencjonowany genom nornicy preriowej obok genomu nornicy łąkowej, aby znaleźć różnice godne dalszego badania. Wyzwanie polega na tym, aby komputery porównywały i kontrastowały tak ogromną ilość informacji genetycznej.
„Przed nami 50 lat pracy i wiele rzeczy, których nie wiemy”, mówi.
***
Oto brudny mały sekret: nornice preriowe są monogamiczne społecznie, ale nie seksualnie. Podobnie jak w przypadku ludzkich romansów, łączenie par nie wyklucza tego, co naukowcy nazywają oportunistyczną niewiernością, o czym świadczy dwunasta para Getza. Ta niewierność oznacza, że wielu mężczyzn rodzi młode poza gniazdem - i może przypadkowo wychować czyjeś dzieci. (Około 10 procent młodych pochodzi od ojca, który nie jest głównym konkurentem ich matki.) I podobnie jak w puli randek z ludźmi, niektórzy mężczyźni wcale się nie łączą. Te obłąkane osobniki są znane jako „wędrowcy”.
Jednym z roszczeń Younga do sławy jest wskazanie genetycznej różnicy między kawalerami kariery a oddanymi partnerami. Znajduje się w części genu receptora wazopresyny zwanej mikrosatelitarnym, powtarzalnym materiałem genetycznym, który przez długi czas był nazywany „śmieciowym DNA”. Mężczyźni z długą wersją mikrosatelity są lepszymi parami wiążącymi pary, ponieważ mają więcej receptorów obszary mózgu, podczas gdy mężczyźni z krótką wersją mogą pozostać nieprzyłączeni.
Podobne różnice mogą mieć również znaczenie u ludzi. Szwedzcy naukowcy genotypowali prawie 2000 osób dorosłych i pytali ich o relacje. Mężczyźni z dwiema kopiami określonej wersji genu receptora wazopresyny dwukrotnie częściej zgłaszali kryzys w małżeństwie w ostatnim roku niż mężczyźni z jedną lub zerową kopią. Ich partnerzy również wyrazili mniejsze zadowolenie. Young nie zbadał własnego genu: „Nie chcę wiedzieć”, mówi.
To, co chce wiedzieć, to więcej o tym, co odróżnia nornice preriowe od siebie. Czy doświadczenia z wczesnego życia mogą coś zmienić? Czy ta różnica może rzucić światło na ludzkie zachowanie i zaburzenia społeczne?
Katie Barrett, absolwentka laboratorium Younga, wkłada wiele par rękawiczek, gdy prowadzi mnie do pokoju pełnego dorosłych nornic. „Są gryzący” - mówi w ramach wyjaśnienia. Samce norników w pokoju, wędrujące po komnatowych arenach zamiast zwykłych klatek, są w trakcie testu preferencji partnera, który jest podstawą wielu badań nad nornicami. Wraz z mężczyzną kobiety z kołnierzem z plastikowymi zamkami błyskawicznymi są przymocowane na przeciwległych końcach każdej areny. Jedna suczka jest partnerką mężczyzny, a druga zupełnie obca. Chociaż może się kojarzyć z obojgiem, dobrze związany mężczyzna powinien spędzać znacznie więcej czasu, bawiąc się ze swoim partnerem. Program komputerowy analizuje ruchy jego pulchnego małego ciała, sumując minuty.
Barrett odkrył, że młode norki izolowane od lizania i pielęgnacji rodziców, interakcja znana ze stymulowania produkcji oksytocyny, mają problemy z wiązaniem się z przyszłymi partnerami - ale tylko wtedy, gdy izolowane norki mają również stosunkowo niską gęstość receptorów oksytocyny w obszarach nagradzanych mózg. Prowadzi testy, aby dowiedzieć się, czy lek wzmacniający oksytocynę może chronić społeczną przyszłość zaniedbanych zwierząt. „Czy potrafisz wcześnie interweniować i uchronić się przed tym rezultatem?” - pyta Barrett.
Wcześniejsze prace wykazały, że działanie oksytocyny było silniejsze u kobiet niż u mężczyzn, ale w dzisiejszym teście samce traktowane jak młode łączą się dość dobrze. „Nie spodziewałem się tego” - mówi Barrett. Wydaje się, że wczesne uwalnianie oksytocyny buduje silniejszy mózg społeczny u obu płci.
***
Dziury, a co za tym idzie oksytocyna, zaczęły szerzej wyobrażać sobie wyobraźnię, choć czasem jest to niemądre. Istnieje książka samopomocy Make Love Like a Prairie Vole: Six Steps to Passionate, Plentiful and Monogamous Sex, a także zapach o nazwie „Liquid Trust”, syntetyczny spray oksytocyny sprzedawany zarówno „singlom”, jak i „sprzedawcom”. Oczywiście Young podkreśla, że nawet jeśli spray działa (a nie twierdzi, że tak działa), osoba nosząca wdychałaby znacznie więcej hormonu niż jakikolwiek potencjalny cel: „Kto ostatecznie zaufa komu?”, Śmieje się.
Ale niektóre zastosowania u ludzi są dość poważne. Jednym z głównych zainteresowań Younga są terapie autyzmu. „Autyzm jest zaburzeniem, w którym sygnały społeczne nie są tak istotne, dzieci nie są zmotywowane do interakcji z innymi i mają trudności z czytaniem emocji”, zauważa. „Wszystkie te rzeczy społeczne wydają się stymulować.” Oksytocyna już podawana przez nos jest stosowana w eksperymentalnych terapiach związanych z autyzmem.
Jest jednak dobry powód, aby zachować ostrożność w odniesieniu do leczniczych mocy oksytocyny. „Według mnie nie ma wystarczających wstępnych danych od zwierząt”, mówi Karen Bales, która bada więzi społeczne na University of California w Davis i martwi się konsekwencjami narażenia rozwijających się mózgów na cząsteczkę. Bales i jej koledzy odkryli, że ekspozycja na oksytocynę może hamować wiązanie par w późniejszym życiu, szczególnie u samców norek. I chociaż niektóre prace, w tym u ludzi, pokazują, że cząsteczka może pomagać społeczeństwu, inni stwierdzają, że efekt zależy od jednostki i sytuacji.
„Musisz wystrzegać się przedwczesnej ekstrapolacji”, mówi Insel z National Institute of Mental Health. „Chcesz być bardzo ostrożny i nie zakładać, że jesteśmy bardzo, bardzo dużymi nornicami preriowymi”.
Na razie mniej kontrowersyjna jest praca Younga w terapii żalu. Niedawno wraz z niemieckim kolegą badali, co się dzieje, gdy rozdzielają się nornice i ich życiowi partnerzy. W rygorystycznych testach warunków skrajnych, w tym po upuszczeniu gryzoni do zlewki z wodą, ci, którzy właśnie stracili partnera, walczyli o wiele mniej niż inni. Zamiast tego biernie unosili się, nie dbając o to, czy przeżyją, czy umrą. W pewnym sensie ich objawy przypominały depresję. „Kiedy zwierzęta tworzą tę więź w parach, uzależniają się od tego partnera, a kiedy tracą partnera, jest to prawie jak odstawienie narkotyku” - wyjaśnia Young. „Jest to nieprzystosowująca konsekwencja ewolucyjnej pomocy. To choroba miłości. ”
Kiedy badacze dokonali analizy mózgu pogrążonych w żałobie zwierząt, odkryli podwyższone poziomy substancji chemicznej zwanej czynnikiem uwalniającym kortykotropinę lub CRF. Jeśli receptory chemiczne żałobnych zwierząt zostały zablokowane, nory zachowywały się normalnie, walcząc zaciekle o życie. „Pomaga nam zrozumieć układ nerwowy, który może być ogólnie związany z depresją”, mówi Young.
Zna z pierwszej ręki ból separacji. Około dekady temu jego pierwsza żona, jego partner od liceum, opuściła go, zabierając ze sobą troje dzieci. Przez miesiące pływał w metaforycznej zlewce. „Mieszkałem w domu bez mebli” - mówi. „Spałam na materacu małego dziecka. Uświadomiłem sobie konsekwencje, które mają miejsce, gdy stracisz kogoś, kogo kochasz, ponieważ przez to przeszedłem. W tym momencie, kiedy przechodzisz przez to, nie myślisz o eksperymentach i rzeczach - te pragnienia i popędy się zdarzają. ”
Young odzyskał impet. Niedawno założył Center for Translational Social Neuroscience w Emory, który koncentruje się na tym, w jaki sposób podstawowe badania na zwierzętach mogą informować o nowych metodach leczenia zaburzeń społecznych u ludzi, i zwołał międzynarodowe spotkanie badaczy norników. Mapa świata na ścianie jego biura pokazuje, jak daleko przebył swoją „polną drogę” Sylvester. Podczas jednej z szalonych podróży na Madagaskar on i inni badacze zebrali próbki mózgowe dwóch blisko spokrewnionych gatunków siewek, innego zwierzęcia z „ miłość ”w swoim imieniu. Jeden gatunek jest monogamiczny, a drugi nie. Young ma nadzieję porównać swoje okablowanie neuronowe z okablowaniem norników.
Być może, co najistotniejsze, ponownie związał się ponownie, tym razem z innym neuronauką. Podczas kolacji on i jego partner dyskutują o drobniejszych aspektach swojej pracy hormonalnej oraz o tym, jak odnosi się to do kondycji ludzkiej. Genetyka i chemia mózgu mogą kształtować każdy związek, ale nie sprawiają, że magia trwa sama. „Nadal muszę pamiętać rocznicę” - mówi. „Nadal muszę kupować kwiaty”.
