“我们怀疑气味线索可能发挥着重要作用,就像在昆虫中一样……”
想象一下这样的场景:一位国家元首走进房间,散发出一种气味,让潜在的竞争对手甚至连挑战他的想法都没有。更甚者,他们还能保持冷静,专注于自己的工作。这听起来像是反乌托邦式的幻想,但在裸鼹鼠的社会里—— 这却是它们的生存之道。 由柏林马克斯·德尔布吕克中心体感知觉分子生理学实验室组长Gary Lewin博士领导的一个国际团队发现,裸鼹鼠群落中的“王后”会释放一种名为肉豆蔻酸异丙酯的挥发性化合物,这种化合物会导致群落中所有其他雌性暂时不育。 “即使王后不在场,动物们只接触到气味,这种方法也有效,”该研究的第一作者Mohammed Khallaf博士说道。这项研究由来自柏林、法兰克福、耶拿、慕尼黑和巴黎的研究团队以及埃及、南非、坦桑尼亚、捷克和美国的合作者共同完成,并发表在《自然》杂志上。 对人类来说无味,但对裸鼹鼠来说有味 Lewin近25年来一直致力于研究裸鼹鼠的生物学。裸鼹鼠是一种原产于非洲的哺乳动物,具有重要的医学价值。目前,约有450只裸鼹鼠生活在马克斯·德尔布吕克中心仿照其自然栖息地建造的隧道系统中。 这些啮齿动物寿命极长,很少患癌症,而且几乎感觉不到疼痛。它们也是极少数生活在高度组织化的群体中的真社会性哺乳动物之一,其群体结构与蜜蜂或蚂蚁类似。群体中,一只负责繁殖的蚁后处于等级制度的顶端,而众多不育的工蚁则共同协作,负责采集食物、抚育幼崽以及执行其他对群体有益的任务。 “在这项研究中,我们想了解王后维持其专属繁殖地位的生物学机制,”Lew说:“我们怀疑气味线索可能发挥着重要作用,就像在昆虫中一样,尤其因为我们已经发现裸鼹鼠利用气味来区分自己族群的成员和来自其他族群的成员。” 研究人员利用质谱分析法对裸鼹鼠女王特有的挥发性化合物进行了表征。他们发现了一种常见的化学物质:肉豆蔻酸异丙酯,它常用作化妆品中的溶剂和保湿剂。这种物质对人类无味,但对裸鼹鼠来说却是一种非常有效的化合物。 “我们利用电生理技术和功能性超声成像技术(该技术可以测量特定脑区的血流量,从而反映脑区活动),发现它们的嗅觉受体能够检测到这种化合物,并且产生的信号会在大脑的嗅觉中枢进行处理,地位较高的动物在有机会的情况下也会避开这种气味,可能是因为这种气味会让它们想起女王的统治地位。” 蜂后气味会改变激素水平 当裸鼹鼠的王后死亡或被移出时,几天之内就会出现激烈的争斗和新的交配行为。一旦第一只雌鼠怀孕,它就会成为王后,秩序也会恢复稳定。“然而,在我们的实验中,我们发现王后的实际存在对于维持群体的和谐并非必要,”Lewin说道,“每天只需向鼠群喷洒肉豆蔻酸异丙酯就足够了。”但是,一旦失去了王后的气味,冲突很快就会再次爆发。 这种化合物对成对的动物也产生了类似的效果。“如果你把同一鼠群的雌雄鼠放在同一个笼子里,几天后它们就会出现性行为,但如果它们每天都接触到带有王后气味的垫料,就不会出现这种情况。值得注意的是,即使我们每天直接在它们的笼子里涂抹肉豆蔻酸异丙酯,它们也没有表现出性欲。” 进一步的实验表明,肉豆蔻酸异丙酯会提高催乳素水平,而催乳素是一种会降低哺乳动物生育能力的激素。与此同时,它还能维持孕激素(一种促进生育的激素)的低水平。“这些发现共同解释了为什么暴露在王后气味中的裸鼹鼠无法繁殖,”Lewin解释道。 不同物种,相似策略 研究人员还发现,王后只在怀孕期间才会产生肉豆蔻酸异丙酯。“当王后失去繁殖能力时,其他鼠体内的孕酮水平会升高,催乳素水平会下降,”Lewin说。“这时,鼠群内部的继承权争夺战又会重新开始。” “一种气味就能维持和平、防止暴力,这种说法听起来像是科幻小说,但在裸鼹鼠的世界里,这却是现实。”他补充道,令研究团队惊讶的是,如此复杂的社会系统似乎是由单一的化学信号而非信息素混合物来调节的,而昆虫通常都是由多种信息素混合而成。“显然,进化倾向于采用行之有效的——有时甚至是简化的——策略,即使是在截然不同的物种之间也是如此。” 参考文献 A queen odour mediates reproductive suppression in a eusocial mammal
