Коли самка будинкової миші вагітна або виношує дитинчат, її сеча набуває бананового запаху. Біологи з'ясували, що у мишей-самців він викликає стрес. Справа в тому, що миша-самка агресивно захищає майбутнє або вже народжене потомство від незнайомих сородичів чоловічої статі - і, щоб попередити їх про це, залишає сечові мітки з характерним запахом. Результати дослідження опубліковані в статті для журналу.
Будинкові миші () часто використовують для спілкування з сородичами сечові мітки. Хімічні сигнали, що містяться в них, не тільки допомагають цим гризунам обмінюватися важливою інформацією, але й часом впливають на їх репродуктивну поведінку та фізіологічні процеси. Так, якщо вагітна самка миші відчує запах сечі невідомого самця, вона перерве розвиток ембріонів. Дане явище називають ефектом Брюс. Фахівцям відомі й інші приклади того, як запах самців впливає на мишей-самок, а запах самок - на інших мишей жіночої статі. Мова про ефекти Віттена, Вандерберга і Лі - Бута. Однак вплив запаху самок на самців вивчено помітно гірше. Лише кілька років тому було описано, що сльозна рідина мишей-самок знижує агресивність самців.
Команда біологів, яку очолив Джеффрі Могил (Jeffrey S. Mogil) з Університету Макгілла, описала схожий ефект. Під час робіт з вимірювання больової чутливості будинкових мишей дослідники виявили, що миші-самці поводяться незвично, якщо поруч з ними знаходяться вагітні або самки, що годують. У спробі з'ясувати, з чим це пов'язано, автори провели серію експериментів. Спочатку вони оцінили больову чутливість піддослідних особин. Для цього гризунам нагрівали задні кінцівки і фіксували, через який час вони їх віддернуть. Потім дослідники розміщували поруч з боксом, в якому містилася випробовувана миша чоловічої або жіночої статі, невелику клітку з ще однією мишкою. Як стимул використовувалися особини різної статі і з різним репродуктивним статусом. Через півгодини проводився повторний тест на больову чутливість.
Проаналізувавши отримані результати, Могил і його колеги прийшли до висновку, що в декількох випадках поява сородича змінило реакцію піддослідних мишей на нагрів. Чутливість до болю знизилася у самців, до яких підсаджували самок на пізніх стадіях вагітності; годуючих самок з дитинчатами і годуючих самок без дитинчат. Додатковий статистичний аналіз підтвердив підвищення больового порогу в перших двох випадках.
На наступному етапі дослідники з'ясували, що для підвищення больового порогу у мишей-самців їм достатньо дати підстилку з гнізда самки на пізній стадії вагітності. Підстилка з гнізда молодої самки такого ефекту не справила. При цьому кастровані самці реагували на біль однаково до і після обробки запахом вагітних і самок, що годують, а у їхніх сородичів, яким провели імітацію кастрації, больовий поріг у відповідь на цей запах підвищився. Навіть самки з віддаленими яєчниками, які пройшли курс ін'єкцій тестостерону, відчували біль трохи слабкіше після контакту із запахом самок, які виношують або вигодовують потомство. Знеболювальний ефект виявився вищим, якщо самець не був батьком дитинчат, яких виношувала або вигодовувала самка, яка виступала в ролі стимулу (p = 0,004). У середньому больовий поріг підвищувався вже через п'ять хвилин після обробки запахом і повертався до звичайного рівня через годину.
Могил зі співавторами припустили, що підвищення больового порогу є наслідком стресу, який запах вагітних і самок, що годують, викликає у піддослідних самців. На це вказує підвищений рівень кортизолу у піддослідних самців, в той час як у піддослідних самок кортизол залишався в нормі. Щоб підтвердити цю ідею, дослідники оцінили експресію гена ранньої відповіді, в задніх рогах спинного мозку мишей. Виявилося, що у самців, які контактували із запахом молодих самок, після больового стимулу (обробки оцтовою кислотою) експресія білка с-fos зростає, що вказує на больові відчуття. Однак якщо самці контактували із запахом вагітних самок, експресія білка з-fos у них залишалася на колишньому рівні. Це свідчить про знеболювальний ефект.
Оскільки з попередніх досліджень авторам вже було відомо, що стрес, викликаний хімічними сигналами сородичів, може викликати підвищення больового порогу у мишей, вони вирішили з'ясувати, які саме речовини відповідальні за цей ефект в даному випадку. Скориставшись методом газової хроматомас-спектрометрії, вони виявили чотири кажани, концентрація яких підвищена в сечі вагітних і самок, що годують мишей: n-пентилацетат (ефір оцтової кислоти, також відомий як амілацетат); 4-гептанон (кетон); а також 1-октен-3-ол і 4-пентен-1-ол (спирти). Після цього ефект кожної з цих речовин перевірили на мишах-самцях.
Могилу з колегами вдалося встановити, що больовий поріг самців підвищують два з'єднання: n-пентілацетат і 4-гептанон. Перше з них за хімічною структурою дуже нагадує ізоамілацетат - і обидва вони містяться в різних фруктах. Їх навіть використовують для ароматизаторів, що імітують смак і запах бананів. Додаткові експерименти продемонстрували, що ароматичні масла з банановим запахом також підвищують больовий поріг у самців мишей. На самок ні n-пентилацетат, ні 4-гептанон, ні бананова олія ніякого ефекту не зробили.
Дослідники зосередилися на n-пентилацетаті, оскільки він підвищував больовий поріг самців сильніше 4-гептанону. Вони наносили різні концентрації даної сполуки на ніздрі мишей-самців, після чого оцінювали рівень кортизолу в крові піддослідних гризунів і їх реакцію на біль. Виявилося, що найсильніше рівень кортизолу підвищується при концентрації n-пентилацетату в 0,5 частині на мільйон. Така ж концентрація володіє найбільш вираженим знеболювальним ефектом. Поведінкові експерименти підтвердили, що n-пентилацетат викликає у мишей-самців стрес. У тестах самці, яких обробили цією речовиною, неохоче виходили на відкриті майданчики і проводили в їхньому центрі менше часу порівняно з контролем.
Автори припустили, що банановий запах сечі асоціюється у мишей-самців з агресивною поведінкою вагітних і самок, які люто захищаються від чужинців, здатних нашкодити майбутньому або вже народженому потомству. Щоб перевірити цю ідею, вчені садили по одному самцю в клітку до вагітної або вигодовуючої дитинчат самиці. Після цього вони визначали, через який час миша-самка почне вести себе агресивно. Виявилося, що самки рідко атакують своїх партнерів або кастрованих самців. Однак незнайомці з недоторканими гонадами майже завжди викликали у них бурхливу агресію. Коли до самок підсаджували інших самок, вони їх не чіпали - за винятком жіночих особин з віддаленими яєчниками, які отримували ін'єкції тестостерону. Додатковий експеримент показав, що якщо відокремити вагітну або мишу-самку від самця сіткою, не даючи їй нападати на нього, вона буде активно залишати сечові мітки. У присутності незнайомих самців або кастрованих самців, оброблених дарцином (чоловічим сигнальним білком мишей) самки виділяли більше міток, ніж у присутності кастрованих самців.
Результати дослідження складаються в наступну картину. Вагітні і миші-самки готові люто захищати потомство від сексуально активних незнайомців чоловічої статі, здатних вбити дитинчат заради спарювання. Щоб попередити про це самців, самиці залишають сечові мітки з підвищеним вмістом n-пентилацетату, який надає їх запаху характерний банановий відтінок. Оскільки у самців цей запах асоціюється з агресією самок, вони, відчувши його, відчувають стрес (наслідком якого є підвищений больовий поріг) і намагаються піти подалі. Таким чином, самка за допомогою хімічного сигналу уникає конфліктів з потенційно небезпечними незнайомцями чоловічої статі. Водночас з власним партнером або кастрованим самцем миша-самка битися не буде, тому на них банановий запах чинить слабкий ефект.
Раніше ми розповідали про те, як дослідники спростували популярну гіпотезу про зв'язок між гормоном пролактином і постеякуляторним рефрактерним періодом - проміжком часу після насіння, коли ерекція неможлива. Під час експериментів з двома генетичними лініями мишей вони показали, що штучне збільшення концентрації пролактину в крові мишей не знижує їхню сексуальну активність. І навпаки, коли викид гормону блокували, тривалість рефрактерного періоду не знижувалася.