Wetenschap
Wetenschappers ontdekken dat sommige muizen monogaam zijn vanwege voorheen onbekende hormoongenererende cellen
Wat maakt de veldmuis zijn hele leven standvastig monogaam, terwijl zijn nauwste verwanten van knaagdieren promiscue zijn? Het antwoord zou een voorheen onbekende hormoongenererende cel kunnen zijn, volgens een nieuwe studie die vandaag online is gepubliceerd in Nature van wetenschappers van het Columbia's Zuckerman Institute.
"Het hormoon uit deze cellen werd tientallen jaren geleden voor het eerst ontdekt bij mensen, maar niemand wist echt wat het deed", zegt Andrés Bendesky, MD, Ph.D., hoofdonderzoeker aan het Columbia's Zuckerman Institute. "We hebben ontdekt dat het de verzorging bij muizen kan bevorderen, wat ons een idee geeft van wat het bij mensen zou kunnen doen."
De nieuwe studie onderzocht twee soorten muizen. Eén daarvan is het meest voorkomende zoogdier in Noord-Amerika:de hertenmuis (Peromyscus maniculatus), die zich uitstrekt van Alaska tot Midden-Amerika. De andere, de oude veldmuis (Peromyscus polionotus), leeft in Florida en Georgia, en is iets kleiner, met een gewicht van ongeveer 13 gram vergeleken met de 18 gram van de hertenmuis.
Meer dan 100 jaar eerder onderzoek heeft aangetoond dat de muizensoorten zich op opvallend verschillende manieren gedragen. Terwijl de hertenmuis promiscue is (zelfs een nestje pups kan vier verschillende vaders hebben), blijft de oude veldmuis voor het leven paren.
Eerder onderzoek suggereerde echter ook dat deze soorten evolutionaire broers en zussen zijn, gebaseerd op overeenkomsten in hun schedels, tanden en andere anatomische kenmerken, evenals hun genetica. Om erachter te komen waarom deze nauwe verwanten van muizen zich zo anders gedragen, onderzochten de wetenschappers hun bijnieren.
"Dit paar organen, gelegen in de buik, produceert veel hormonen die belangrijk zijn voor gedrag", zegt dr. Bendesky, die ook assistent-professor ecologie, evolutie en milieubiologie is aan de Columbia University. "Hieronder vallen stresshormonen zoals adrenaline, maar ook een aantal geslachtshormonen."
De bijnieren van deze muizen bleken verrassend verschillend van grootte. Bij volwassenen zijn de bijnieren van monogame muizen ongeveer zes keer zwaarder dan die van promiscue muizen (na correctie voor verschillen in lichaamsgewicht tussen de soorten).
"Dit buitengewone verschil in de grootte van een inwendig orgaan tussen zulke nauw verwante soorten is ongekend", zei Dr. Bendesky.
Genetische analyse van de bijniercellen onthulde dat één gen, Akr1c18, veel meer activiteit zag bij de monogame muizen dan bij de promiscue knaagdieren. Het enzym waarvoor dit gen codeert, helpt bij het creëren van een weinig bestudeerd hormoon dat bekend staat als 20⍺-OHP en dat ook voorkomt bij mensen en andere zoogdieren.
De onderzoekers merkten op dat het verhogen van het 20⍺-OHP-hormoon het verzorgingsgedrag bij beide muizensoorten stimuleerde. Zo verzorgde 17% van de promiscue muizen die het hormoon kregen, hun pups en brachten ze terug naar hun nest, terwijl niemand zich zo gedroeg als ze het hormoon niet kregen.
"Dit is de eerste keer dat we iets hebben gevonden dat de ouderlijke zorg in de promiscue groep zou kunnen vergroten," zei Dr. Bendesky.
Normaal gesproken zijn deze klieren verdeeld in drie zones. Maar de wetenschappers ontdekten dat de bijnieren van de monogame muizen een vierde zone bezaten.
"We noemden dit de zona inaudita, wat Latijn is voor 'eerder ongehoorde zone', omdat niemand dit type cel ooit bij een ander dier heeft waargenomen", zegt Natalie Niepoth, Ph.D., een co-eerste auteur van het onderzoek. de studie die nu senior wetenschapper is bij Regeneron.
In zona inaudita-cellen ontdekten de onderzoekers dat 194 genen, waaronder Akr1c18, veel actiever waren vergeleken met dezelfde genen in andere bijniercellen. Hun analyses identificeerden ook sleutelgenen die ten grondslag liggen aan de ontwikkeling en functie van de zona inaudita bij de oldfield-muizen.
Deze volkomen ongehoorde structuur ontwikkelde zich blijkbaar snel. Genetische mutaties stapelen zich in de loop van de tijd met grofweg voorspelbare snelheden op in genomen. Door het aantal mutaties te meten dat deze soorten onderscheidt, schatten de wetenschappers dat dit nieuwe celtype in de afgelopen 20.000 jaar is geëvolueerd, "wat slechts een oogwenk is als het om evolutie gaat", zei Dr. Bendesky.
Er blijft veel onzeker over wat de evolutie van monogaam gedrag drijft. Eén argument suggereert dat monogamie de kansen kan vergroten dat ouders zullen samenwerken om voor hun nakomelingen te zorgen, omdat vaders er meer vertrouwen in hebben dat de jongen van hen zijn.
Dit soort teamwerk kan de kansen vergroten dat het nageslacht zal overleven, vooral als de middelen beperkt zijn, zei Dr. Bendesky. De nieuw gevonden bijniercellen bevorderen het opvoedingsgedrag dat typisch is voor monogamie, merkten de onderzoekers op.
De nieuwe bevindingen zouden inzichten kunnen opleveren als het gaat om opvoedingsgedrag en uitdagingen bij mensen, suggereerde Dr. Niepoth. Bij muizen wordt 20⍺-OHP bijvoorbeeld vaak omgezet in een verbinding die sterk lijkt op het molecuul allopregnanolon, dat van nature bij mensen voorkomt en door de FDA is goedgekeurd als medicijn om de postpartumdepressie te helpen behandelen die mensen vaak ervaren na de bevalling. , zei Dr. Bendesky.
"Ik hoop dat onze studie aanleiding geeft tot verder onderzoek naar het verband tussen 20⍺-OHP en ouderschap bij mensen", zegt Jennifer R. Merritt, Ph.D., co-eerste auteur van het onderzoek en postdoctoraal onderzoeker in het Bendesky-lab. "We moeten nog zoveel leren over de rol die dit hormoon speelt in het gedrag van menselijke ouders."