Une vie d’amour: моногамия и мозги лемура

Что отличает человека от подавляющего большинства представителей земной фауны? Очевидный ответ — интеллект, и это действительно так. Но что дает нам наш развитый мозг помимо умения создавать невероятные машины, сочинять симфонии и писать картины? Он дает нам выбор. Мы вольны выбирать себе свой собственный жизненный путь, который может разительно отличаться от оного у другого представителя нашего вида. Одни едят мясо, другие предпочитают вегетарианство; одни хотят жить в тропиках, а кого-то тянет в Гренландию; кто-то намеревается стать вторым Казановой, а кому-то нужен единственный партнер на всю жизнь. Касательно последней аналогии возникает вопрос — почему одни виды моногамны, а другие полигамны? Ученые из университета Дьюка (США) провели исследование рыжебрюхих лемуров, и выяснили, что секрет долгосрочных отношений таится в мозгах. Почему именно лемуры, что ученые нашли в их мозгах, и как эти находки объясняют склонность некоторых видов к моногамии? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых. Поехали.

Основа исследования

Моногамия подразумевает длительные отношения с единственным партнером в течение всей жизни, нескольких лет или одного брачного сезона. В мире животных это проявляется по-разному. Альбатросы большую часть года проводят поодиночке, но в период гнездования они создают пары, которые воссоединяются каждый сезон для совместного ухода за гнездом, кладкой и потомством.


Галапагосские альбатросы по праву считаются одними из самых верных птиц.

А вот лебеди-шипуны, создав пожизненную пару, все время проводят вместе, при этом также совместно ухаживают за потомством. Упоминание птиц в аспекте моногамии не случайно, ибо именно среди пернатых этот «образ жизни» весьма распространен, чего не скажешь про других представителей фауны. Среди млекопитающих моногамия встречается гораздо реже, особенно ее пожизненный вариант.

И тут стоит немного рассказать о главном герое исследования — о рыжебрюхом лемуре. Эти эндемики Мадагаскара являются представителями низших приматов из семейства лемуровых. Свое название вид получил за необычный окрас самцов, чье брюшко окрашено в коричневато-красный оттенок.


Самец рыжебрюхого лемура (слева) и самка с детенышем (справа).

Длина тела взрослой особи может достигать около 1 метра, при чем хвост длиннее тела на 20% (т.е. примерно 40 см длина тела и 60 см длина хвоста). Такое строение тела позволяет им отлично лазить по деревьям, коих в их ареале обитания, естественно, предостаточно.

В плане отношений рыжебрюхие лемуры (а также мангустовые лемуры) крайне отличаются от других представителей своего семейства, так как они живут парами многие годы. Именно эта особенность и породила в научном сообществе вопрос, почему в одном и том же семействе одни виды моногамны, а другие полигамны?

Как правило, ответы на этот вопрос ученые ищут в нейрологии и биохимии. К примеру, окситоцин и вазопрессин, два близкородственных нейропептида, считаются одними из основных источников подобного поведения, так как обладают социорегуляторными функциями, охватывающими диапазон поведения в широком спектре таксонов (семейств, видов и т.д.).

Помимо поведенческих и когнитивных, эти нонапептиды регулируют массу других процессов: создание пар, спаривание, родительскую заботу, преодоление стресса, агрессию, социальное вознаграждение и социальное признание.

Окситоцин и вазопрессин стали основными кандидатами на роль решающего фактора в формировании поведенческих особенностей за счет результатов множества исследований нейронных цепей у грызунов. В данном же труде ученые решили провести первый в своем роде анализ нейроанатомического распределения рецепторов окситоцина и вазопрессина у низших приматов, к которым относятся лемуровые.

На данный момент был полностью описан лишь один тип рецептора окситоцина, а именно OXTR — рецептор, связанный с G-белком. Но вот у вазопрессина имеется три известных рецептора: AVPR1a, AVPR1b и AVPR2. Из них рецептор AVPR1a присутствует центрально и, в теории, модулирует большинство социальных эффектов вазопрессина.

Ранее исследования OXTR и AVPR1a проводились на полевках, поскольку в общем роду этих грызунов присутствовали как моногамные, так и полигамные виды, что позволяет изучать нейробиологические различия между филогенетически близкими, но социально отличными видами.

Стоит отметить, что нейронные распределения вазопрессина и иммунореактивных волокон окситоцина у позвоночных в целом схожи, но при детальном рассмотрении можно обнаружить существенные различия даже между близкородственными видами. Так в опытах с полевками было выявлено отличие в распределении OXTR и AVPR1a между моногамными степными полевками (Microtus ochrogaster) и полигамными горными и луговыми полевками (Microtus montanus и Microtus pennsylvanicus). Именно эта находка и подтолкнула ученых к мысли, что OXTR и AVPR1a играют решающую роль в образовании пар.


Пара полевок вида Microtus ochrogaster.

Проблема вышеописанных исследований заключается в том, что их результаты сложно экстраполировать на других позвоночных. Существует множество поведенческих и нейрологических особенностей, которые в разной степени отличаются между представителями разных родов, видов или семейств. Если привести всех к общему знаменателю, то в результате можно слишком упростить и, как следствие, неверно интерпретировать фундаментальные основы того или иного явления (в данном случае, моногамии). Посему исследования на низших приматах так важны, ибо они расширяют данные, полученные от грызунов.

Как мы уже знаем, в данном труде все внимание уделялось роду Eulemur Strepsirrhine. Причин тому две, как говорят ученые.

Во-первых, в аспекте их морфологии и сенсорной адаптации, лемуров можно считать «переходной» эволюционной ступенью между грызунами и более часто изучаемыми антропоидными (человекообразными) приматами. От грызунов лемурам достались усиленное обоняние, зрение и химической связи, т.е. функциональный вомероназальный орган. А от приматов — обращенные вперед глаза и визуальная обработка информации. Любопытно и то, что лемуры довольно далеки от человека в плане родства, но находятся примерно на половину ближе, чем те же грызуны.

Во-вторых, Eulemur является единственным приматом, который аналогично Microtus (полевка) имеет как моногамные, так и полигамные виды внутри одного семейства. В роду Eulemur насчитывается 12 видов, но лишь два из них проявляют моногамию — E. rubriventer и E. mongoz.


Изображение №1: виды лемуров из рода Eulemur (черный — не входят в данное исследование; зеленый — моногамные; оранжевый — полигамные).

Для данного исследования были использованы образцы мозга 12 особей (6 самок и 6 самцов), представляющих две различные системы спаривания среди семи близкородственных видов (изображение №1). Представители рода Eulemur весьма немногочисленны, статус их популяции варьируется от уязвимой до находящейся под угрозой исчезновения. По этой причине все образцы были получены из банка тканей Duke Lemur Center, который является одним из немногих мест за пределами Мадагаскара, где содержатся и/или разводятся несколько из видов Eulemur. Все особи, чьи образцы использовались в ходе исследования, умерли от естественных причин в возрасте от 16.6 до 34.0 лет (другими словами, для данного исследования лемуров никто не умерщвлял).

Результаты исследования

В ходе исследования образцов мозга использовались радиолиганды 125I-OVTA и 125I-LVA, которые продуцируют различные схемы связывания в мозге лемуров.

Радиолиганд — биохимическое вещество (в частности, лиганд с радиоактивной меткой), которое используется для диагностики или для исследования рецепторных систем организма.

Как и в случае с человекообразными обезьянами, для низших приматов необходимо конкурентное связывание с антагонистом AVPR1a, чтобы точно идентифицировать области связывания OXTR.

Антагонист — подтип лигандов к клеточным рецепторам, который блокирует, снижает или предотвращает физиологические эффекты, вызываемые связыванием агониста.

Агонист — лиганд, который при взаимодействии с рецептором меняет его состояние, приводя к биологическому отклику.

В данном труде используемый 125I-OVTA позволят помечать как OXTR, так и AVPR1a. SR49059 (антагонист AVPR1a) и ALS-II-69 (антагонист OXTR) значительно снижали связывание 125I-OVTA в центральном ядре миндалины (CeA от central amygdala), прилежащем ядре (NAcc от nucleus accumbens) и спинномозговом ядре тройничного нерва (Sp5).

Центральное ядро ​​миндалины (CeA) — кластер нейронов (ядро) внутри миндалевидного тела. CeA соединяется с областями ствола мозга, которые контролируют выражение врожденного поведения и связанные с ним физиологические реакции. CeA отвечает за физиологические проявления эмоций (изменение сердцебиения, давления, дыхания и т.д.).

Прилежащее ядро (NAcc) — группа нейронов в вентральной части полосатого тела (относится к базальным ядрам мозга). NAcc участвует в процессах, связанных с вознаграждением, удовольствием, смехом, зависимостью, агрессией, страхом и эффектом плацебо.

Спинномозговое ядро тройничного нерва (Sp5) — кластер нейронов в продолговатом мозге (задний отдел головного мозга), принимающий информацию о боли, температуре и прикосновениях, ощущаемых лицом.

Антагонист AVPR1a значительно снижал связывание 125I-LVA в CeA, в Sp5 и в первичной зрительной коре (V1). Но вот антагонист OXTR в этих же областях мозга никак не влиял на связывание 125I-LVA.

Первичная зрительная кора (V1) — часть коры больших полушарий мозга, которая отвечает за обработку визуальной информации.

Столь избирательное влияние на связывание 125I-LVA антагонистом AVPR1a показало, что 125I-LVA селективно связывается с AVPR1a, а не с OXTR у лемуров. Тогда как 125I-OVTA способен связываться с обоими подтипами рецепторов в некоторых регионах мозга.

Что касается SR49059 (антагонист AVPR1a) и ALS-II-69 (антагонист OXTR), то они показали разное влияние на OXTR и AVPR1a в зависимости от концентрации.

В совокупности вышеописанный анализ с применением радиолигандов позволяет оценить распределение и концентрации как OXTR, так и AVPR1a в образцах мозга лемуров.


Изображение №2: распределения OXTR (A) и AVPR1a (B) в последовательных корональных срезах головного мозга немоногамного вида (E. macaco); снимки с контрастом AChE (C).

Сильное связывание 125I-OVTA в присутствии антагониста AVPR1a можно было обнаружить лишь в некоторых областях мозга (2A, 3A и 3D), среди которых: паравентрикулярное ядро ​​таламуса (PVNth, участвует в формировании поведенческих реакций; 343.48 ± 39.17), первичная зрительная кора (V1; 86.66 ± 17.33), префронтальная кора (PFC; 76.82 ± 12.50), медиодорсальное ядро таламуса (MD Thal; 72.66 ± 32.97) и обонятельная луковица (Olf, которая имеется лишь у немоногамных видов; 61.99 ± 26.88).

Префронтальная кора (PFC) — отдел коры больших полушарий головного мозга, участвующий в управлении мыслительной и моторной активности в соответствии со внутренними целями и планами.

Медиальное дорсальное ядро таламуса (MD Thal) — кластер нейронов, участвующий в обработке болевой информации, формировании памяти (теоретически) и в саккадных движениях глаз.

Обонятельная луковица (Olf) — часть обонятельного мозга, расположенная во внутричерепной полости между лобной долей сверху и решетчатой пластинкой решетчатой кости снизу. Olf участвует в восприятии запахов.

В гипоталамусе наблюдалось довольно умеренное связывание OXTR. Но вот основным отличием Eulemur от образцов мозга полевок стало отсутствие каких-либо признаков связывания в боковой перегородке (LS) мозга или в ядре ложа терминальной полосы (BNST).

Боковая перегородка (LS) — область мозга, соединяющая отдел гиппокампа (а именно CA3) с вентральной тегментальной областью. За счет этого осуществляется связь сигналов вознаграждения с контекстом, в котором они возникают.

Ядро ложа терминальной полоски (BNST) — область миндалевидного тела мозга, отвечающая за обработку лимбической информации (страх, агрессия и т.д.).

Изображение №3: распределения OXTR (A и D) и AVPR1a (B и E) в последовательных коронарных срезах головного мозга моногамного вида (E. rubriventer); снимки с контрастом AChE (C и F).

Связывание AVPR1a, в отличие от OXTR, в мозге лемуров было гораздо более распространенным и было обнаружено в большем числе отделов мозга (2B, 3B и 3E).

В присутствии антагониста OXTR было обнаружено плотное связывание 125I-LVA в образцах в PFC (126.33 ± 17.43), V1 (116.80 ± 7.92) и в дугообразном ядре (Arc; 231.13 ± 43.40).

Дугообразное ядро (Arc) — кластер нейронов медиобазального гипоталамуса, участвующий в гомеостазе.

Также подобная картина наблюдалась и в нескольких областях лимбической системы (LS — 299.54 ± 45.03; BNST — 162.10 ± 13.73 и CeA — 170.28 ± 13.38), в таламусе (111.70 ± 20.97), в метаталамусе (MGN; 137.80 ± 18.57) и в стволе мозга (PAG (центральное серое вещество) — 119.40 ± 15.77 и Sp5 — 88.38 ± 18.56).

Собранные данные позволяют провести сравнительный анализ, который может объяснить причину моногамии некоторых видов внутри по большей степени полигамного рода или семейства.

Для этого были выбраны определенные области мозга грызунов (NAcc, PFC, LS и BNST) и обезьян тити (Hipp, LS, и CeA), которые в теории отвечают за формирование пар особей.


Обезьянки тити (Калифорнийский национальный центр исследования приматов, США).

В ранее проведенных исследованиях мозга грызунов указывалось на то, что связывание OXTR у моногамных особей происходит лучше, однако особых отличий в образцах моногамных и полигамных особей лемуров не было обнаружено.


Изображение №4: совокупность плотностей связывания по областям мозга у разных видов лемуров. Столбцы отображают среднюю плотность связывания в образцах мозга моногамных и немоногамных видов. Пустые ячейки указывают на отсутствие доступных измерений связывания радиолиганда в этой области.

Кроме того, во всех образцах в медиальном ядре миндалины не было обнаружено значительного связывания. В других же ядрах миндалины, где присутствовал OXTR, различия между моно- и полигамными видами было несущественным. Такая же картина наблюдалась и в участках NAcc, Hipp и PFC. Также не было выявлено значимых различий в связывании AVPR1a в исследуемых областях мозга грызунов и обезьян тити.

Единственной областью, где наблюдались значительные различия OXTR между моно- и полигамными особями, было ретикулотегментное ядро (область в пределах среднего мозга), которое показало более сильное связывание у моногамных особей, чем у немоногамных. Что касается AVPR1a, то значительные отличия наблюдались в вентральном переднем таламусе и в префронтальной коре. В этих областях связывание AVPR1a также было значительно выше именно у моногамных видов.

Из вышеописанных результатов следует вывод, что предыдущие исследования, утверждающие, что грызуны могут случить лекалом формирования пар для других существ, не являются верными. В ходе данного исследования не было обнаружено каких-либо отличий в схемах распределения рецепторов окситоцина и вазопрессина среди моногамных и полигамных представителей рода Eulemur. Другими словами, то, что для грызунов является верным объяснением моногамии, нельзя применить к приматам.

Для более детального ознакомления с нюансами исследования рекомендую заглянуть в доклад ученых и дополнительные материалы к нему.

Эпилог

В ходе данного труда было установлено, что распределение и плотность некоторых рецепторов окситоцина и вазопрессина отличается в зависимости от видовой принадлежности. Данные химические соединения присутствуют в разных участках мозга, что свидетельствует об их разных функциях, зависящих не только от положения, но и от клеток, на которые они воздействуют.

Несмотря на то, что предыдущие выводы, сделанные на основе опытов с грызунами, были опровергнуты в ходе данного исследования, ученым все же удалось установить ряд отличий между моногамными и полигамными видами внутри общего рода Eulemur. Проявляются эти отличия именно в схемах связывания окситоцина и вазопрессина в различных участках мозга.

В дальнейшем ученые намерены провести более практические опыты с живыми особями. Их интересует, как изменится поведение особи по отношению к своему партнеру и к другим особям, если активность окситоцина или вазопрессина будет искусственно подавлена.

Как заявляют сами ученые, на данный момент окситоцин можно считать истинным секретом любви, но только для полевых мышей. С приматами, не говоря уже про людей, дела обстоят куда сложнее. А посему требуется еще немало опытов, исследований и тестов, чтобы установить истинные причины моногамии.

Вполне вероятно, что единого ответа нет, как нет и единого фактора, влияющего на моногамию/полигамию того или иного вида. К тому же не стоит забывать и внешние факторы (экология, доступность пищи, хищники и т.д.).

Как бы человек не хотел понять все, что его окружает, есть нечто, что объяснению не поддается (по крайней мере пока). Вполне вероятно, что любовь и верность относятся именно к таким необъяснимым, но все же прекрасным явлениям.


Благодарю за внимание, оставайтесь любопытствующими и отличных всем выходных, ребята! :)

Немного рекламы

Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас, оформив заказ или порекомендовав знакомым, облачные VPS для разработчиков от $4.99, уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps от $19 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).

Dell R730xd в 2 раза дешевле в дата-центре Maincubes Tier IV в Амстердаме? Только у нас 2 х Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $199 в Нидерландах! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — от $99! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?