Королева голых землекопов поддерживает иерархию с помощью запаха

Для голых землекопов Heterocephalus glaber характерно ограничение размножения — размножается одна королева. Это значит, что способность к размножению подавляется у других членов колонии. До сих пор неясно, как королева управляет структурой колонии и подавляет репродукцию других ее членов.

Международная группа ученых предположила, что репродукцию голых землекопов могут подавлять химические сигналы, в частности, обонятельные. Ранее уже было показано, что у голых землекопов подавление размножения зависит от присутствия королевы. Если она погибает или исчезает, способность к репродукции у других членов колонии быстро восстанавливается. Ранее было показано, что запах также помогает членам одной колонии найти друг друга и понять, что от них требуется королеве.

Сначала авторы подтвердили, что запахи и обоняние играют важную роль в узнавании членов колонии друг друга. При встрече незнакомые голые землекопы дольше обнюхивали друг друга (социальная новизна). Обонятельные сенсорные нейроны можно удалить с помощью метимазола. Таких животных меньше привлекала еда, у них временно снижалась масса тела.

У голых землекопов размер тела и социальный ранг определяют социальные роли: более мелкие особи низкого ранга в основном выполняют обслуживающие задачи и ищут пищу, в то время как некоторые более крупные особи высокого ранга защищают колонию от нарушителей, проявляют открытую агрессию, например, толкаются и кусаются. Исследователи столкнули друг с другом двух незнакомых высокоранговых землекопа из разных колоний. В норме они проявляют агрессию. Но если им предварительно дать метимазол, агрессия была значительно снижена. Низкоранговые животные почти не проявляли агрессию в любых случаях. Интересно, что, если метимазолом воздействовать только на одно животное, оно все равно ответит на агрессию контрольного, так что снижение обоняния не подавляло агрессию как таковую, а только ее инициацию. Отсутствие обоняние также не изменяло социальный ранг голого землекопа.

Далее авторы проанализировали летучие соединения 52 членов восьми колоний, которые не участвовали в размножении. Химический анализ выявил 232 соединения. У каждой колонии была своя химическая сигнатура. А вот у самцов и самок значимых различий не было.

Еще исследователи проанализировали летучие соединения в 771 образце, собранном у 351 голого землекопа различного статуса и возраста. Всего детектировали 240 соединений, из них 99 химически идентифицировали. Королев отличало от других членов колонии в первую очередь наличие длинноцепочечного сложного эфира изопропилмиристата (IPM). Уровни IPM достигали пика при овуляции и снижались при беременности и лактации. IPM отмечали и в других эусоциальных видах.

У голых землекопов расширенный набор обонятельных рецепторов по сравнению с другими грызунами. И они действительно могут воспринимать IPM. Интересно, что IPM находили в дыхании человека, а также в выделениях из сосков у кормящих матерей. Однако скрининг 766 человеческих обонятельных рецепторов показал, что IPM очень слабо связывался с некоторыми из них.

Голым землекопам предлагали на выбор два помещения — содержащее источник IPM и без такого источника. Высокоранговые животные избегали IPM, у низкоранговых не было выраженных предпочтений. Под влиянием метимазола высокоранговые землекопы больше не избегали источника этого вещества. IPM влиял на уровень пролактина в организме голых землекопов, вероятно, подавляя способность к репродукции.

Самца и самку голого землекопа отсадили от других членов колонии и содержали в трех условиях — без посторонних запахов, с сохранением запахов из родной колонии, с источником IPM. У самок из первой группы активировалась способность к размножению, у самцов в этих условиях были повышены уровни метаболитов тестостерона. Соответственно, только в условиях без посторонних запахов наступала беременность.

Если из колонии изъять королеву, у высокоранговых самок повышается агрессия, иногда доходит до летальных исходов. Одновременно активируется способность к репродукции и снижается уровень пролактина. Исследователи изъяли из колонии королеву и каждый день добавляли IPM в течение 12 недель. Не было отмечено признаков агрессии или борьбы за доминирование, уровни пролактина оставались высокими, метаболитов прогестерона в фекалиях было мало (яичники не активировались). То есть в этих экспериментальных условиях IPM имитировал подавление репродуктивной функции и социальную стабильность, обычно связанные с присутствием королевы. Когда IPM убрали, колония быстро дестабилизировалась, одна высокоранговая самка погибла в драке, другая забеременела.

По словам авторов, нельзя исключить вклад других сенсорных или поведенческих механизмов в поддержание репродуктивного подавления. Для выяснения того, как этот хемосенсорный сигнал взаимодействуют с поведенческими и социальными сигналами, требуются дальнейшие исследования.

Ген голого землекопа продлил жизнь мышей