Hromada bavlněného a křeččího povlečení se zvedá a padá, jako by dvě prérijní hraboši přitulení pod sebou unisono dýchali. V divočině by tyto „bramborové lupínky prérie“ měly štěstí, že si mohou užít pár měsíců partnerské společnosti: Díky jejich snackable velikosti je oblíbená u lasic, jestřábů a hadů. Ale tady v chovných klecích v Atlantě v Yerkes National Primate Research Center, mohou hraboši očekávat dva nebo tři roky blaženého soužití a vyhánět vrhy rychlostí jednoho měsíce.
Související obsah
- To je váš mozek na otcovství
„Život je dobrý, “ říká Larry Young, výzkumník Yerkes, který studuje hraboše téměř dvě desetiletí. "Mají kamaráda." Hnízdní materiály. Žádné parazity. Všechno králičí jídlo, které mohli chtít. “
Vole mohou vypadat jako animované pompoms se zářivými, ostražitými očima na vás a na mě, ale Young a jeho kolegové je považují za klíč k pochopení některých nejjemnějších a nejzáhadnějších impulzů lidstva: proč se staráme o naše partnery, ošlapávat naše děti, dokonce i smutek naši mrtví. Slovo „vole“ je koneckonců anagramem „lásky“.
"Moje práce je soustředěna kolem této ústřední otázky: Proč interagujeme s ostatními tak, jak to děláme?" Říká Young. Odpověď podle jeho názoru téměř vždy přichází na neurochemii, ale není to snadné studovat. Vědci nemohou moc zasahovat do mozku lidí nebo jiných živých primátů a mrtví se moc nevyužívají. Mnoho molekulárních výzkumů mysli se, k lepšímu nebo horšímu, zaměřilo na bílou laboratorní myš, ale Young tento zvířecí model odmítá jako „pytel mutací“. Po stovkách inbreedingu pro lékařský výzkum je to příliš daleko od přírody .
Vole je úzce spjata s lemováním a připomíná křečka. (Joel Sartore / National Geographic Creative) 
Na rozdíl od 97 procent savců jsou hraboše monogamní a vytvářejí pouta, která vydrží dlouho po páření (často po celý život, i když krátká). (Joel Sartore / National Geographic Creative) 
Mužská prérie vole se drží u své partnerky a tráví více než 60 procent svého času v hnízdě s mláďaty. (Todd Ahern) 
Larry Young studuje hraboše téměř dvě desetiletí. Dřívější práce zkoumaly, jak geny řídí chování u ještěrky whiptail. (S laskavým svolením Larryho Younga) 
Studiem hrabošů se Larry Young naučil, že jen hrstka molekul organizuje naše sociální interakce. (Zdvořilost Larry Young) 
Prairie voles typicky hnízdí v podzemních nory. Přitahují trávu na povrch a vytvářejí síť stezek širokých dva palce a až 80 stop dlouhých. (Yva Momatiuk a John Eastcott) 
Prérijní hraboši žijí na travnatých stanovištích se suchou půdou. Bohatá mletá steliva je plus; hraboše jej používají ke skrytí své sítě stezek. (Yva Momatiuk a John Eastcott) Vole, která úzce souvisí s lemmingy a připomínajícími křečky, je mnohem novějším experimentálním předmětem: První prérijní hraboši navržené tak, aby vlastnili geny jiného druhu, přišli na scénu teprve v roce 2009. (Svítili zeleně, protože byli označeni fluorescenčním proteinem medúzy chtěl vizuálně signalizovat, že přenos DNA fungoval.) V roce 2012 vědci poprvé přečetli DNA v knize genetických instrukcí hraboše nebo v genomu. A i když je hlodavec v některých ohledech vypálený vypalovač jako každý jiný, někdy zahrádkáři považovaný za škůdce, ukazuje sociální rysy, které považujeme za hluboce lidské.
Nejpozoruhodnější jsou hraboši - na rozdíl od 97 procent savců - monogamní, vytvářející pouta, která vydrží dlouho po páření (často po celý život, i když krátká). "Samec a samice se sejdou, samec ji soudí tak, že jde do estrusu, a páří se, " vysvětluje Young. "A pak se něco stane v době, kdy se páří, a za několik hodin poté, aby se tato dvě zvířata spojila a chtěla zůstat vždy pohromadě." Spíše než opuštění následných dětí k osudu, samci se drželi, aby je vychovali. . Samice očividně očekává toto pokračování a trhá svého chlapa škrábancem na krku, pokud se mu nedaří. A když partner zemře, hraboše zažijí něco podobného zármutku.
Snad nejvíce vzrušující ze všech, z vědeckého hlediska, prérijní hraboše mají téměř identické sestřenice zvané louky, které nesdílejí žádnou ze svých společenských sklonů. Porovnáním věrných hlodavců s jejich promiskuitními doppelgängery doufá Young a jeho kolegové odhalit nervové obvody za monogamními tendencemi prérie vole. "Prérijní hraboše touží po společenském kontaktu a loučníci nejsou, " říká Young.
„Mimořádným darem pro vědu“ je to, jak Thomas Insel, vedoucí Národního institutu duševního zdraví a průkopník ve volejových studiích, popisuje zvířátka. "Experiment byl již proveden přírodou, " říká. "Jaké jsou výsledky?" Co bylo geneticky modifikováno v mozku, aby bylo dosaženo tohoto rozdílu v chování? “
Aby to zjistil, Young používá ohromně sofistikovanou sadu biomolekulárních nástrojů, od genetického sekvenování po transkriptomiku.
Mohlo by ale zvíře tak skromné jako prérie prérie, která byla nedávno přijata z amerických plání, skutečně mít tajemství, o která by se mohla dělit o lidských hlavolamech, jako je nevěra, a možná i sociální nepořádky, jako je autismus? Naprosto, říká Young, který sám začal život jako provinční stvoření, narodil se „míle po polní cestě“ v pískové a borovicové zemi Sylvester v Georgii. (Stále tam pořádá kabinu, kde pomocí citování postgraduálních studentů pomocí kůží a jiných praktik zakouší.) Až po střední škole o DNA nikdy neslyšel. Zdá se, že část jeho zájmu o chování hraboše a strukturu mozku pramení ze zvědavosti o jeho vlastní životní cestě: manželství, rozvod, nové manželství, pět dětí a pokračující milostný vztah s neurovědou, který ho odvádí daleko od jeho venkovských kořenů.
***
Prérijní vole poprvé upoutal pozornost vědy v 70. letech, kdy mammalog Lowell Getz zahájil rutinní populační studii na polních lucernách a pastvinách bluegrassu poblíž University of Illinois na Urbana-Champaign, kde se tehdy učil. Aby v noci snížil teplotu teplot pod nulou, on a další vědci někdy drželi Jacka Daniela ve studovně v hale spolu s datovými listy a dalšími materiály. Alkohol byl určen pro vlastní spotřebu vědců; chuťové testy od té doby ukázaly, že prérijní hraboše jako likér a zředěná whisky mohou být ve skutečnosti dobrými návnady na hraboše.
Prasklá kukuřice fungovala v pasti dost dobře, ale vědci si všimli něčeho neobvyklého. Prairiové hraboše se často objevovaly ve dvojicích, často muž a žena. Vědci někdy obléknou stejné duo znovu měsíce poté. Tyto páry tvořily asi 12 procent dospělých prérijních úlovků hrabošů, ve srovnání s pouhými 2 procenty u ostatních chycených hrabošů. Aby zjistil, co se dělo, vybavil Getz tucet párů hrabošů vole s miniaturními rádiovými límci poháněnými bateriemi pro sluchadla. Sledoval jejich pohyby hustou trávou a zjistil, že 11 z 12 „párů“ soužití více či méně trvale v podzemních doupatech, což je chování mezi hlodavci téměř neslýchané. Oba členové 12. páru měli jiné partnery v samostatných milostných hnízdech. Getz zjevně zachytil dva pokusy v polovině.
S úžasem vzal svá zjištění Sue Carterové, kolegyni z University of Illinois, která pracovala na endokrinologii křečka. Křečky běžně zabíjejí a jedí své sexuální partnery. "To jsem považoval za normální, " vzpomíná Carter. Byla nepřipravená na připoutání vole k jejich partnerům nebo na to, co se ukázalo jako dlouhotrvající a vášnivá páření („Museli jsme je dát na časosběrné video. Nikdo tam nemohl sedět 40 hodin!“).
Ale co dělá připoutanost tak silnou? Jak přesně si pár vytvoří své pouto? Carter a jiní nakonec navázali na chemický messenger oxytocin - také hormon spojený s vnímáním společenských podnětů, porodu a spojením matek. Když ženská prérie vole dostala injekci oxytocinu do mozku, choulila se více se svým partnerem a vytvořila silnější pouta. Bylo zjištěno, že další hormon, vazopresin, související s teritorialitou, podporuje párovou vazbu u mužů.
Možná vědci navrhli, že se evoluce vrhla na zavedené nervové obvody. Pokud by se hormony zodpovědné za chování matek u žen a teritorialita u mužů uvolnily během sexu, mohly by podpořit tuto novou vazbu mezi muži a ženami. Například prérie vole sex zahrnuje neobvyklé množství vaginálně-cervikální stimulace - pravděpodobně přizpůsobené chování, které spouští uvolňování oxytocinu normálně spojené s porodem. Místo spojení s dítětem se ženy spojují se svým partnerem.
Následující studie ukázaly, že na rozdíl od loukových hrabošů s provazci, mají proužky prérie oxytocinové a vazopresinové receptory v oblastech mozku spojené s odměnou a závislostí. Mozky hrabošů jsou upraveny tak, aby spojovaly odměnu za sex s přítomností konkrétního partnera, stejně jako „narkoman se při vzestupu učí asociaci s drogovými potřebami, takže i jeho trhlinka se stane příjemnou, “ říká Young. Domnívá se, že podivný lidský styl páření tváří v tvář, který zdůrazňuje momentální odměnu partnera, jeho jedinečné fyzické rysy, pravděpodobně také slouží k upevnění příjemného spojení s jedním jedincem.
Studie svazků hrabošů z počátku 90. let zaujaly Younga, který na vysoké škole objevil molekulární biologii. Poté, co promoval, on dělal výzkum v laboratoři Texas studovat gender-ohýbat whiptail ještěrky, jehož kolísavé hormony dovolí jim přejít mezi mužským a ženským chováním. Zjistil, že by mohl dramaticky změnit své chování injekcí jednoho nebo druhého hormonu. Když šel na Yerkes, na Emory University, vzal si různé techniky, které také mohly dešifrovat genovou aktivitu. V prvním experimentu svého druhu v těchto zvířatech vložil Youngův tým proroctví vole gen, který kóduje vasopresinový receptor do viru, a poté jej injektoval do odměnových center mozku lučních volů. Bod? Abychom zjistili, zda by mimozemská DNA změnila chování hraboše lučního. To se stalo: Jak zvířata vyrostla, začala projevovat chování párů. "Behaviorálně jsme transformovali louku na prérijního hraboša, " říká.
Dlouho předtím, než začal s prací na volejích, Young pochopil sílu párového pouta: oženil se s matkou své střední školy k jeho 18. narozeninám. Nyní Young chápe, že jakákoli párová vazba závisí na sadě genů a chemických látek v mozku, pravděpodobně spolupracujících s oxytocinem a vasopresinem. Jeho poslední nájezd je v transkriptomice, v poli zaměřeném na messengerovou RNA, genetický materiál zodpovědný za shlukování informací z buněčné DNA do jejího stroje na výrobu proteinů. Zatímco DNA každé buňky v těle zůstává stejná, hladina proteinů produkovaných translací této DNA se mění z jedné minuty na druhou. Youngova laboratoř se snaží sledovat, jak messenger RNA kolísá, jak se vytváří záhadná prérie párová vazba prérie. Vědci „obětují“ zvířata v různých stádiích procesu spojování a poté extrahují mRNA. Pokud signál mRNA naznačuje, že geny jsou aktivní během páření v prérijních hrabošech, ale nikoli v loucích, tyto geny se stanou kandidáty na studium. "Můžeme navrhnout experimenty pro manipulaci s těmito geny, " říká Young, "a určit, zda jsou zapojeny."
Stejně tak dychtí pohlížet na svůj nově sekvenovaný genom prérie vole podél genomu louže vole, aby našel rozdíly hodné dalšího zkoumání. Výzva spočívá v tom, aby počítače porovnaly a porovnaly tak obrovské množství genetických informací.
"Před námi je 50 let práce a spousta věcí, které nevíme, " říká.
***
Tady je špinavé malé tajemství: Prairie hraboše jsou společensky, ale ne sexuálně, monogamní. Stejně jako u lidských románků, párové propojení nevylučuje to, co vědci nazývají oportunní nevěrou, o čemž svědčí i Getzův dvanáctý 12. pár. Tato nevěra znamená, že mnoho mužů je mladších před hnízdem - a může náhodně skončit výchovou miminců. (Asi 10 procent mladých lidí pochází od otce, který není hlavním nápadníkem jejich matky.) A stejně jako v lidském rande, někteří muži vůbec ne spárují. Tito jednotlivci jsou známí jako „bloudící“.
Jedním z Youngových nároků na slávu je určení genetického rozdílu mezi kariérními bakaláři a oddanými partnery. Nachází se v části genu pro vasopresinový receptor, který se nazývá mikrosatelit, opakující se genetický materiál, který se po dlouhou dobu nazýval „nezdravá DNA“. Muži s dlouhou verzí mikrosatelitu jsou vynikajícími párovými vazbami, protože v některých mají více receptorů mozkové oblasti, zatímco muži s krátkou verzí mohou zůstat nepřipojení.
Podobné rozdíly mohou záležet i na lidech. Švédští vědci genotypizovali téměř 2 000 dospělých a zeptali se jich na vztahy. Muži se dvěma kopiemi specifické verze genu vasopresinového receptoru měli v loňském roce dvakrát větší pravděpodobnost, že v manželství uvedou krizi, než muži s jednou nebo nulovou kopií. Jejich partneři také vyjádřili menší spokojenost. Young nechal analyzovat svůj vlastní gen: „Nechci to vědět, “ říká.
To, co chce vědět, je více o tom, co dělají prérijní voly od sebe navzájem. Mohou zážitky z raného života změnit? A mohl by tento rozdíl vrhnout světlo na lidské chování a sociální poruchy?
Katie Barrett, postgraduální studentka v Youngově laboratoři, natáhne několik párů rukavic, když mě vede do místnosti plné dospělých hrabošů. "Jsou to hořké, " říká vysvětlením. Mužské hraboše v místnosti, každý putující po komorních arénách namísto běžných klecí, jsou uprostřed testu preferencí partnera, což je základ mnoha výzkumů o vole. Na samém konci každé arény jsou spolu s mužem uvázány ženy s plastovými sponami na zip. Jedna žena je mužská kamarádka a druhá je úplně cizí. Ačkoli se může s oběma pářit, dobře spoutaný muž by měl trávit mnohem více času choulením se svým partnerem. Počítačový program analyzuje pohyby jeho blátivého malého těla a sčítá minuty.
Barrett zjistil, že dětské hraboše izolované od olizování a péče o rodiče, interakce, o které je známo, že stimulují produkci oxytocinu, mají problémy s vazbou na budoucí kamarády - ale pouze v případě, že izolované hraboše mají také relativně nízkou hustotu receptorů oxytocinu v oblastech odměňování mozek. Provádí testy, aby zjistila, zda droga zvyšující oxytocin může chránit sociální budoucnost zanedbávaných zvířat. "Můžete zasáhnout brzy v životě a chránit před tímto výsledkem?" Zeptá se Barrett.
Předchozí práce ukázaly, že účinky oxytocinu byly silnější u žen než u mužů, ale v dnešním testu se samci považovaní za mláďata velmi dobře lepí. "To jsem nečekal, " říká Barrett. Zdá se, že uvolnění oxytocinu v raném věku vytváří u obou pohlaví silnější sociální mozek.
***
Voly a rozšířením oxytocin začaly zachycovat představivštěji, ačkoli výsledek je někdy hloupý. K dispozici je svépomocná kniha „ Love Love a Prairie Vole“: Šest kroků k vášnivému, hojnému a monogamnímu sexu, stejně jako vůně nazvaná „Liquid Trust“, syntetický oxytocinový sprej uváděný na trh jako „jednotlivci“, tak „prodejci“. Young samozřejmě poukazuje na to, že i když sprej funguje (a neříká to, že ano), nositel by inhaloval mnohem více hormonu než jakýkoli potenciální cíl: „Kdo nakonec skončí věřit komu?“ Směje se.
Některá lidská použití jsou však docela vážná. Jedním z Youngových hlavních zájmů jsou autistické terapie. "Autismus je porucha, kdy sociální narážky nejsou tak výtečné, děti nejsou motivovány k interakci s ostatními a mají potíže se čtením emocí, " zdůrazňuje. „Zdá se, že všechny tyto sociální věci stimulují oxytocin.“ Syntetický oxytocin, který se podává nosem, se již používá při experimentálních léčbách souvisejících s autismem.
Existuje však dobrý důvod být opatrný ohledně léčivých schopností oxytocinu. "Podle mého názoru není dostatek předběžných údajů o zvířatech, " říká Karen Bales, která studuje sociální vazby na University of California v Davisu a obává se důsledků vystavení vyvíjejícího se mozku molekule. Bales a její kolegové zjistili, že expozice oxytocinu může inhibovat vazbu párů v pozdějším věku, zejména u samců volů. A i když některé práce, a to i u lidí, ukazují, že molekula může pomoci socialitě, jiné zjistí, že účinek závisí na jednotlivci a situaci.
"Musíte si dát pozor na předčasnou extrapolaci, " říká Insel z Národního institutu duševního zdraví. "Chceš být velmi opatrný a nepředpokládat, že jsme velmi, velmi velcí prérijní hraboši."
Méně kontroverzní je zatím Youngova práce v zármutkové terapii. On a německý kolega nedávno studovali, co se stane, když se hraboše a jejich životní partneři oddělí. V přísných zátěžových testech, včetně těch, které hodili hlodavce do kádinky, se ti, kteří právě ztratili partnera, bojovali mnohem méně než ostatní. Místo toho pasivně plavaly, zdálo se, že jim nebude záležet na tom, zda žijí nebo zemřou. V některých ohledech se jejich příznaky podobaly depresi. "Když zvířata vytvoří toto párové pouto, stanou se závislí na tomto partnerovi a když ztratí partnera, je to skoro jako stažení z drogy, " vysvětluje Young. "Je to maladaptivní důsledek evolučně užitečné věci." Je to nemocná láska. “
Když vědci pitvali mozky pozůstalých zvířat, našli zvýšenou hladinu chemické látky, která se nazývá faktor uvolňující kortikotropin, nebo CRF. Pokud byly chemické receptory pozůstalých zvířat zablokovány, hraboše se chovaly normálně a tvrdě bojovaly o život. "Pomáhá nám to pochopit neurocircuitry, které mohou být obecně zapojeny do deprese, " říká Young.
On zná z první ruky bolest oddělení. Asi před deseti lety ho opustila jeho první manželka, partnerka od střední školy a vzala si s sebou své tři děti. Po celé měsíce se vznášel v metaforické kádince. "Bydlel jsem v domě bez nábytku, " říká. "Spal jsem na malé dětské matraci." Uvědomil jsem si důsledky, které se stanou, když ztratíte někoho, koho milujete, protože jsem to prošel. Ve chvíli, kdy to projdete, nemyslíte na experimenty a věci - tyto touhy a jízdy se právě dějí. “
Young od té doby získal svou dynamiku. Nedávno založil Centrum pro translační sociální neurovědu v Emory, které se zaměřuje na to, jak může základní výzkum na zvířatech informovat o nových způsobech léčby sociálních poruch člověka, a svolal mezinárodní setkání pro vědce o volejích. Mapa světa na zdi jeho kanceláře upozorňuje na to, jak daleko odcestoval od Sylvesterovy „polní cesty“. Na jedné bláznivé cestě na Madagaskar shromáždili spolu s dalšími vědci vzorky mozku dvou úzce příbuzných druhů jetele, jiného zvířete s „ láska “ve svém názvu. Jeden druh je monogamní a druhý ne. Young doufá, že porovná jejich nervové zapojení s voly.
Snad nejvýznamněji se také znovu spojil, tentokrát s jiným neurovědcem. Během večeře on a jeho partner diskutovali o jemnějších bodech své hormonální práce a o tom, jak se to týká lidského stavu. Genetika a chemie mozku mohou formovat každý vztah, ale nedělají kouzlo jako takové. "Stále si musím pamatovat na výročí, " říká. "Stále si musím koupit květiny."
