Батьківство не почалося з ссавців.
Воно почалося з голоду.
Нове дослідження, опубліковане в журналі Nature, показує, як еволюція перепрофілювала древні біологічні механізми для створення дбайливого поведінки. Дослідники з Університету Рокфеллера вивчали клональних мурах-розбійників (raider ants). Ці комахи дбають про своє потомство, але не будували для цього нових «апаратів» у мозку. Натомість вони захопили системи, що регулюють харчування.
Еволюція рідко винаходить щось із нуля. Вона бере те, що працює, і використовує це інакше.
“Еволюція використовує те, що є, і діє відповідно, іноді дуже несподіваними способами”, – говорить Деніел Кронауер, керівник лабораторії соціальної еволюції та поведінки.
Це відкриття пояснює, чому мурахи, птахи та ссавці піклуються про своє потомство, незважаючи на різних предків. Механізм напрочуд схожий у всіх цих видів.
Гіпотеза стародавнього контуру живлення
Багато тварин відкладають яйця і йдуть, не виявляючи жодної турботи.
Ссавці годують дитинчат грудьми. Птахи насиджують гнізда. Мурахи годують личинок.
Як відбувся цей перехід? Головна ідея полягає у модифікації. Еволюція змінила існуючі системи, а чи не створювала нові.
Більш ранні дослідження мишей показали, що нейпептиди, пов’язані з голодом, також стимулюють батьківську поведінку. Проте перевіряти цю гіпотезу на простих тваринах, таких як дрозофіли або круглі черв’яки, складно. Вони не дбають про потомство.
Миші підходять для цього краще. Але їхній мозок надто складний: близько 100 мільйонів нейронів.
Мурахи простіше. У них лише близько 60 000 нейронів.
Ця простота робить їх потужною моделлю. Вона дозволяє проводити більш швидкі та детальні дослідження нейронних ланцюгів.
Картування мозку мурашки
Команда Кронауера розробила спосіб точно вимірювати дбайливу поведінку. Вони створили поведінкову систему, яка одночасно відстежувала сотні окремих мурах з індивідуальними личинками.
Вони також виявили хімічні сигнальні молекули у мозку мурах і протестували, як кожна їх впливає поведінка.
У колоніях мурах є чіткий розподіл праці за віком.
Молоді мурахи залишаються всередині та доглядають личинки.
Старші мурахи виходять назовні, щоб шукати їжу.
Дослідники хотіли зрозуміти, як хімія мозку керує цим переходом.
«Ми анотували нейпептидом… Нам вдалося ідентифікувати 70 молекул». – Кей
Це була копітка робота, але вона дала список із 70 специфічних молекул. Тепер їх можна досліджувати у різний спосіб.
Дві молекули керують перемиканням
Результати були однозначними.
Системи, що регулюють турботу, безпосередньо пов’язані зі стародавніми контурами голоду.
Дві сигнальні молекули керують цим перемиканням.
- Нейпептид F (NPF). Стимулює турботу.
- Алатостатин А (AstA). Заохочує до пошуку їжі.
У молодих мурах рівень NPF високий, а AstA низький.
У старих мурах картина змінюється на протилежну.
Це відповідає їхньому природному переходу від догляду за потомством до пошуку їжі.
Коли команда штучно змінила активність цих молекул, поведінка мурах змінилася негайно. Це доводить сильний вплив цих нейпептидів на соціальну поведінку.
Голод досі відіграє роль.
Голодні мурахи підвищували рівень NPF та знижували AstA.
Вони починали поводитися більше як дбайливі батьки.
Ситі мурахи спостерігали зворотний баланс. Вони відмовлялися від турботи заради пошуку їжі.
«Батьківська поведінка – це багато в чому для харчування», – говорить Кронауер. «Не лише себе, а й свого потомства».
Чому це важливо для здоров’я людини
Це стосується не лише комах.
У ссавців використовуються подібні молекули. Порівняння цих кіл у різних видів може розкрити загальні механізми еволюції батьківства.
“Мене вражає, що така поведінка розвивалася так багато разів”, – говорить Кей.
Еволюційні шляхи до такої поведінки більш обмежені, ніж передбачалося раніше.
У це може призвести до створення «карти» складного соціального поведінки.
Є й інший аспект. Мурахи природно старіють, переходячи від ролі турботливих батьків до ролі кашкетів. Це пропонує модель здорового старіння.
Більшість коштів виділяється лікування пізніх стадій нейродегенеративних захворювань. Але про нормальні зміни мозку ми знаємо мало.
“Насправді ми знаємо дуже мало про те, як мозок змінюється протягом усього здорового періоду життя людини”, – говорить Кронауер.
Ці динаміки є основою суспільства мурах.
Нейромодулятори викликають зміни залежні від віку.
Це, ймовірно, стосується й інших тварин, включаючи людину.
Мозок змінюється. Поведінка змінюється.
Це зсув, а чи не кінець.
