来搞清楚雄鼠为什么要用尿液来标记领地,Vienna的研究人员最近进行的一项研究表明

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雄性家鼠产生几种信息素,这些信息素是挥发性和非挥发性化学信号,对雌性的生殖生理和行为具有有效作用。Vetmeduni
Vienna的研究人员最近进行的一项研究表明,雌性家鼠受到优势雄性气味的吸引,并且与下属相比,这些雄性动物产生更高水平的某些信息素。

不过对于雄性小鼠来说,要笔没有,要尿倒是有一泡。和小鼠打过交道的人都知道,它们的尿量多到令人震惊。这就是雄鼠的“留言”方法:在一个区域内用尿液做标记,让其他雄鼠知道这是“私有财产,生人勿进”。当其他雄鼠经过时,它会闻到第一只雄鼠留下的尿味。如果后来的雄鼠比第一只雄鼠地位高,它就会尿液重新标记这块区域,好让第一只雄鼠知道,不应该到这儿来的是它。雄鼠的尿液中有一类名为主要尿蛋白(major
urinary
proteins,MUPs)的信息素,这种信息素会形成一种独特的信号,雄鼠可以利用其来判断是否要标记一块领地,或者入侵别人的领地。一项新研究00224-4)发现,小鼠的用尿液标记领地的行为远比我们之前认为的复杂,而这个发现也提供了利用鼠尿来研究小鼠决策行为的方法。研究论文已于4月24日发表在《细胞》杂志上。

男性统治的气味是性感的

然而,对雄鼠来说,产出那么多尿要消耗很多能量(更不要说很多水了)。而且,雄鼠的尿里充满了MUPs,制造大量信息素也需要消耗很多能量。北卡罗来纳大学阿什维尔分校的分子神经学家安杰尔德普·
考尔(Angeldeep
Kaur)与来自斯克利普斯研究所的同事们一起,希望通过研究这种抢占别人领地的行为,来搞清楚雄鼠为什么要用尿液来标记领地。

人们早就知道,雄性家鼠用尿液标记其领土,其中含有各种信息素。由Vetmeduni
Vienna的Dustin
Penn领导的研究小组现在发现,雄性小鼠获得领土并成为社会主导后,主要尿蛋白(MUPs)的排泄量增加了一倍以上。MUP结合并稳定挥发性信息素的释放,并且一些MUP本身表现出信息素特性。正如Penn所解释的那样:我们还进行了嗅觉测试,结果发现性接受性雌性小鼠更容易受到显性气味的影响而不是下属男性,而非接受性雌性则没有表现出这种嗅觉偏好。

雄鼠可以合成21种不同的MUPs,不过通常只表达其中的4到12种,这些蛋白构成了独特的鼠尿“香水”。在雄鼠的一生里,MUPs的表达是固定的。科学家发现雄鼠不会因为自己的尿(或者和自己基因完全相同的雄鼠的尿)里的MUPs而表现出标记领地行为;而其他雄鼠尿液中的MUPs则会让雄鼠在整个区域的每一个角落里都撒上尿。这是其他雄鼠的MUPs会引起雄鼠犁鼻器(犁鼻器可以识别信息素)的强烈反应。此前,科学家猜想犁鼻器会分别对单一的信息素做出反应,即一种信息素对应一种行为。但是新研究表明,犁鼻器会根据以往经验,对MUPs混合物做出不同的反应。

优势的化学基础

另外,雄鼠接触到的MUPs若发生改变,雄鼠对于自身气味的识别能力也会改变。当研究员将其他种类的的MUP与雄鼠尿液中原有的MUPs混合后加到鼠笼中时,雄鼠会无法分辨自己尿液的气味。于是它开始开始疯狂地重新标记领地(对,就是四处撒尿),以保卫它们的领地不被自己“侵犯”。同样的,如果将雄鼠放到一个此前曾饲养过其它雄鼠的鼠笼里,雄鼠也会重新标记领地。不过两周之后,这只雄鼠就会把之前雄鼠的MUPs当成是自己的。不过把雄鼠放回它以前的笼里后,它们会再次适应自身的气味,而且不会出现重新标记领地行为。

研究人员进行了额外的分析,以确定哪些化合物会影他们发现,优势雄性差异性地上调特定MUP的排泄,包括信息素MUP20(darcin)和影响雌性生殖生理和行为的挥发性信息素。我们的研究结果显示,一旦雄性家鼠成为领土和社会主导,它们就会上调排泄的MUPs的数量和种类,从而增加挥发物的强度和尿液对性接触性雌性的吸引力,Penn说。

特定的MUP会产生一系列的决策行为。每当雄鼠与其他雄鼠相遇时,它都需要作出这样的决策:是坚守阵地还是放弃?斯克利普斯研究所的分子神经学家、论文共同作者丽莎·斯德尔(Lisa
Stowers)表示:“雄鼠可以辨别出之前住在这里的雄鼠的身份。它还会权衡自己之前与这只雄鼠打交道的经历。‘这是乔伊吗?我和他谁会比较厉害一点?’”

哺乳动物信息素生产的开创性研究

MUPs混合物是每只雄鼠独有的记号,而其中有两种MUP能够引起一种非常有针对性的反应,那就是愤怒。MUP3和MUP20不能引发雄鼠的领地标记行为;相反,这两种MUP会让它们去攻击离自己最近的小鼠。单独接触这两种MUP中的任一种或者这两种MUP与其他MUP的组合,都足以让雄鼠变得极富攻击性,促使它们去攻击任何一只胆敢带有这种信息素的小鼠。MUP20被命名为Darcin——这个名字来源于《傲慢与偏见》一书中的万人迷达西先生。MUP20也许会让雄鼠产生愤怒情绪,但它同时也能让雌鼠神魂颠倒。斯德尔相信,让雄鼠愤怒可能只是MUP20的副作用。
她解释道:“虽然是雄鼠合成了这种MUP,但它是为女士们服务的。”

本研究首次证明了占优势的地域性雄性上调了它们的信息素产生。这一发现是社会行为变化如何影响基因表达的一个有趣例子。目前的结果对行为生物学家非常感兴趣,特别是在化学感应通信方面,Penn说。

布拉格查尔斯大学的帕维尔·斯托皮卡(Pavel
Stopka)认为,研究结果表明“MUP的分泌和相应行为之间的关系是由特定环境和经历共同决定的”。这意味着信息素会引起更为复杂的行为,而不像之前科学家们认为的那么简单。斯托皮卡认为,MUP在“化学通讯里扮演了重要的角色。”

什么是MUP,他们做了什么

斯德尔认为,
小鼠标记领地的行为不仅可以用来研究小鼠的社交互动,还可以用来研究它们的决策行为。毕竟,孰能无尿。关于MUPs的进一步研究可以帮助我们理解小鼠和人类决策制定背后的神经机制。所以相信我,尿也是强大的。(编辑:球藻怪)

与许多动物一样,雄性家鼠产生挥发性信息素,影响雌性的生殖生理和行为。这些信息素通过由21个MUP基因编码的所谓的主要尿蛋白(MUP)转运到尿液中。MUP基因主要在肝脏中产生并在尿液中排泄。研究人员并不感到惊讶的是,雄性小鼠的尿液中产生了大量的蛋白质,而且远远超过了雌性。MUP不仅可以输送尿液中的信息素,还可以稳定它们从气味标记中释放出来。没有这种机制,气味标记中的信息素很快就会消失。MUP的一个功能是吸引女性

特别是MUP20,也称为darcin,以简奥斯汀的浪漫小说傲慢与偏见中达西先生的名字命名。由于雌性老鼠喜欢与具有社会优势的雄性交配,研究小组认为雄性可以调节它们产生的MUP数量,以宣传其社会地位并吸引女性。本研究证实了这一假设。人类实际上不排泄MUP,因为人类基因组中唯一的MUP基因是死亡的,即它是一种非功能性假基因。

为什么女性会被男性主导的气味所吸引?

现在需要进一步的研究来检查显性雄性小鼠调节这些信息素的确切机制以及它们如何影响交配成功。由于雄性家鼠的社会地位受到表型和遗传质量(例如近亲繁殖)的影响,这些发现表明MUP排泄可以提供潜在配偶质量的可靠指标。

信息来源:ScienceNews,To Pee or Not To Pee

文章题图:smartertravel.com

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