Генетический переключатель отцовства: как забота сменяется агрессией

Всего один щелчок генетического переключателя может превратить заботливого отца в агрессора, нападающего на собственное потомство. По крайней мере, так обстоит дело у африканских полосатых мышей, согласно новому исследованию. Однако сам по себе ген не был единственной причиной этой трансформации: социальные условия также сыграли ключевую роль в том, как самцы мышей проявляли себя по отношению к детенышам.

Эти открытия могут пролить свет на генетические механизмы, определяющие, почему одни виды млекопитающих проявляют отцовскую заботу, а другие бросают потомство. Активное отцовство — редкость в мире млекопитающих: только у 5% из 6000 видов самцы принимают участие в воспитании детенышей. Из-за этого ученым известно гораздо меньше о механизмах отцовской заботы у млекопитающих по сравнению с материнской. Африканские полосатые мыши (Rhabdomys pumilio) являются удобной моделью для изучения этой темы, так как самцы демонстрируют широкий спектр поведения по отношению к малышам: от стремления согреть их своим телом до полного игнорирования.

В исследовании, опубликованном 18 февраля в журнале Nature, ученые помещали самцов африканских полосатых мышей либо в отдельные клетки с группой детенышей, либо в общие клетки с другими самцами и их потомством. Результаты показали, что самцы, содержавшиеся в группах, значительно чаще игнорировали детенышей или проявляли к ним агрессию, вплоть до попыток убийства.

Чтобы определить, какие участки мозга отвечают за такое поведение, команда исследователей подсаживала к самцам детенышей и наблюдала за мозговой активностью грызунов. У заботливых отцов была обнаружена повышенная активность в области мозга, называемой медиальной преоптической областью (MPOA).

«Десятилетия исследований показывают, что MPOA действует как центр материнской заботы у всех млекопитающих», — сообщил Live Science по электронной почте ведущий автор исследования, постдокторант доктор Форрест Роджерс из Принстонского института неврологии.

Затем ученые препарировали мозг мышей и измерили активность генов в клетках MPOA. Так они обнаружили, что ген под названием Agouti был гораздо активнее у самцов, нападавших на детенышей, чем у тех, кто о них заботился.

«Agouti более известен своей ролью в пигментации кожи и метаболизме, поэтому обнаружение его неизвестной ранее функции в мозге, связанной с родительским поведением, было захватывающим», — отметил Роджерс в заявлении.

Чтобы подтвердить, что именно экспрессия Agouti ответственна за переключение между заботой и агрессией, исследователи снова подсадили к самцам детенышей, а затем ввели в их MPOA вирус, усиливающий экспрессию этого гена. Когда самцов снова поместили к детенышам, их поведение изменилось.

«Мы обнаружили, что те самцы, у которых уровень Agouti был повышен, становились агрессивными по отношению к детенышам», — пояснил Роджерс в электронном письме, предполагая, что этот ген действует как своего рода «переключатель» между агрессивным и заботливым поведением у отцов.

Однако, несмотря на сильную связь между геном Agouti в MPOA и изменением отцовского поведения, Роджерс предостерег от упрощений, подчеркнув, что этот молекулярный переключатель — лишь часть истории.

«Безусловно, для некоторых полосатых мышей повышения экспрессии Agouti достаточно, чтобы спровоцировать инфантицид (убийство детенышей)», — сказал он. — «Но мы также обнаружили, что существуют и другие факторы, например, текущие социальные условия содержания, которые могут модулировать этот эффект».

Когда исследователи переводили самцов из групповых клеток в одиночные, уровень Agouti снижался, а частота проявлений заботы возрастала. Это указывает на то, что на активность гена сильнее влияет социальный контекст, нежели, например, доступность пищи.

Хотя это исследование, возможно, выявило потенциальный генетический переключатель отцовства, у него есть важные ограничения. В частности, изучались только самцы африканских полосатых мышей. И хотя отцовское поведение варьировалось внутри этого вида, ученые предостерегают от прямого переноса этих выводов на другие виды.

«Мы не можем полностью исключить, что Agouti выполняет схожие функции у других видов (включая человека), но на данный момент нет никаких доказательств, подтверждающих его специфическую роль в регуляции родительского поведения у людей (или других видов млекопитающих)», — подчеркнул Роджерс в своем письме в Live Science.

Тем не менее, исследование открывает захватывающие перспективы для дальнейшего изучения эволюции социального поведения. Понимание того, как внешняя среда (например, скученность или стресс) взаимодействует с работой конкретного гена, может помочь ученым разгадать нейробиологические основы не только заботы о потомстве, но и других форм социального взаимодействия — от формирования пар до агрессии. В конечном счете, история африканских полосатых мышей напоминает нам, что поведение — это всегда сложный танец между нашей генетической предрасположенностью и условиями, в которых мы оказываемся.