ملکه‌های سرکوبگر کلونی؛ کشف راز شگفت‌انگیز کنترل باروری در موش‌های حفار برهنه

موش‌های حفار برهنه از عجیب‌ترین موجودات روی زمین هستند. این جوندگان کوچک و بی‌مو، تقریباً تمام زندگی خود را در تاریکی و درون تونل‌های زیرزمینی سپری می‌کنند. آن‌ها به برخی از انواع درد حساس نیستند، می‌توانند مدت‌ها بدون اکسیژن زنده بمانند، به ندرت دچار سرطان می‌شوند و عمری بیش از ۳۰ سال دارند که برای جوندگان کوچک، رکوردی شگفت‌انگیز است.

اما شاید عجیب‌ترین ویژگی موش‌های حفار برهنه، ساختار اجتماعی پیچیده‌شان باشد. این موش‌ها مانند زنبورها و مورچه‌ها، در کلونی‌های بزرگ زندگی می‌کنند که می‌تواند بیش از صد حیوان را در خود جای دهد. در این کلونی‌ها، تنها یک ماده، یعنی ملکه قادر به تولیدمثل است و باقی ماده‌ها عقیم هستند و نقش کارگر، سرباز یا آذوقه جمع‌کن را ایفا می‌کنند.

تاکنون، دانشمندان درباره‌ی چگونگی جلوگیری ملکه از تولیدمثل سایر ماده‌ها، نظریه‌های مختلفی داشتند. برای مدت طولانی، فرضیه‌ی اصلی این بود که ملکه با استفاده از زورگویی، تهدید و خشونت، سایر ماده‌ها را از تولیدمثل بازمی‌دارد و نظم را در کلونی برقرار می‌کند. با‌این‌حال، این فرضیه با توجه به وسعت تونل‌های زیرزمینی که می‌تواند تا سه کیلومتر امتداد یابد، چندان منطقی به نظر نمی‌رسید؛ زیرا ملکه به تنهایی نمی‌توانست در تمام این شبکه‌ی وسیع، حضور داشته باشد و بر همه‌چیز نظارت کند.

اکنون، تیمی از دانشمندان به رهبری گری لوین در مرکز مولکولی ماکس دلبروک در برلین، پرده از راز این کنترل شیمیایی برداشته و نشان داده‌اند که ملکه با استفاده از ماده‌ی شیمیایی خاصی، باروری سایر ماده‌ها را بدون نیاز به خشونت فیزیکی کنترل می‌کند.

پژوهشگران دریافتند موش‌های حفار برهنه به شدت به حس بویایی خود متکی هستند. آن‌ها حدود ۱۲۰۰ ژن گیرنده‌ی بویایی دارند که حتی از موش‌های آزمایشگاهی با ۱۰۰۰ ژن بیشتر است و در مقایسه با چند صد ژن در انسان، عددی بسیار بالا محسوب می‌شود. از آنجایی که این حیوانات نابینا هستند، بو برایشان حکم چشم را دارد و به آن‌ها کمک می‌کند در دنیای تاریک و پیچیده‌ی زیرزمینی مسیریابی، هم‌لانه‌ای‌های خود را شناسایی و از خطرات دوری کنند.

به گزارش ارزتکنیکا، تحقیقات بیشتر نشان داد اعضای یک کلونی به راحتی هم‌لانه‌ای‌های خود را از غریبه‌ها تشخیص می‌دهند. وقتی موش‌های حفار با غریبه‌ای مواجه می‌شوند، ابتدا حدود ۴۰ ثانیه او را بو می‌کنند و سپس اگر تشخیص دهند که غریبه است، با پرخاشگری شدید و اغلب با قصد کشتن به او حمله می‌کنند.

این رفتار غریبه‌ستیزی، مکانیسم دفاعی حیاتی برای محافظت از منابع و امنیت کلونی است. جالب‌تر اینکه، وقتی محققان به طور موقت و با استفاده از مواد شیمیایی، حس بویایی موش‌های حفار را غیرفعال کردند، این رفتار پرخاشگرانه به کلی از بین رفت و حیوانات با آرامش در کنار یکدیگر قرار گرفتند و هیچ گونه درگیری بروز ندادند.

هنگامی که دانشمندان ترکیبات شیمیایی موجود در بوهای جمع‌آوری‌شده را به دقت بررسی کردند، به کشف مهمی دست یافتند. آن‌ها ترکیب شیمیایی خاصی را در نمونه‌های گرفته‌شده از ملکه‌ها یافتند که در بوی هیچ‌کدام از سایر موش‌های حفار وجود نداشت. این ماده، نوعی استر به نام ایزوپروپیل میریستات بود. این ترکیب که از اندام تناسلی ملکه ترشح می‌شود، در طول تونل‌های کلونی پخش می‌شود و به عنوان «بوی سلطنتی»، حضور ملکه را به همه‌ی اعضای کلونی اعلام می‌کند.

بررسی‌های بیشتر نشان داد میزان ترشح این ماده در بدن ملکه با چرخه‌ی باروری او تغییر می‌کند و در زمانی که ملکه آماده‌ی جفت‌گیری یا باردار است، به اوج خود می‌رسد. بنابراین، این بو نه تنها حضور ملکه را اعلام می‌کند، بلکه وضعیت باروری او را نیز به سایر اعضای کلونی منتقل می‌کند.

یکی دیگر از ویژگی‌های جالب ماده کشف‌شده، ماندگاری بالای آن است. ایزوپروپیل میریستات تا ۲۴ ساعت روی سطوح مختلف (مانند دیواره‌های تونل‌ها) باقی می‌ماند. این ویژگی به ملکه این امکان را می‌دهد که بدون نیاز به تردد مداوم در تونل‌های طولانی (که ممکن است تا سه کیلومتر امتداد داشته باشند)، بوی خود را در سراسر کلونی پخش کند و همه را از وضعیت خود آگاه سازد.

پژوهشگران برای تأیید اینکه این ماده‌ی شیمیایی دقیقاً چه تأثیری بر سایر موش‌های حفار دارد، آزمایش‌های هوشمندانه‌ای طراحی کردند. آن‌ها متوجه شدند ماده‌های با رتبه‌ی بالاتر در سلسله‌مراتب کلونی (آن‌هایی که شانس بیشتری برای تبدیل شدن به ملکه در آینده دارند)، به طور غریزی از بوی ملکه دوری می‌کنند. این رفتار احتمالاً برای جلوگیری از درگیری با ملکه و تنبیه شدن توسط او است.

همچنین، قرارگرفتن در معرض این بو، تغییرات هورمونی مشخصی را در ماده‌ها ایجاد می‌کند. سطح هورمون پرولاکتین (که به عنوان سرکوب‌کننده‌ی طبیعی باروری عمل می‌کند و در دوران شیردهی نیز ترشح می‌شود) در آن‌ها افزایش می‌یابد و در مقابل، سطح پروژسترون (هورمونی که برای بارداری و تولیدمثل ضروری است) کاهش می‌یابد. این تغییرات هورمونی، به وضوح نشان می‌دهد که این بو به طور مستقیم بر سیستم تولیدمثل ماده‌ها تأثیر می‌گذارد و آن‌ها را از نظر فیزیولوژیکی برای باروری آماده نمی‌کند.

محققان در آزمایشی جسورانه و تعیین‌کننده، ملکه را از کلونی خارج کردند. در شرایط عادی، این کار باعث می‌شود ماده‌های دیگر برای جانشینی ملکه با یکدیگر به رقابت بپردازند و اغلب تا حد مرگ با هم بجنگند. اما در آزمایش، محققان به جای ملکه، روزانه از ماده‌ی ایزوپروپیل میریستات در محیط کلونی استفاده کردند.

نتیجه شگفت‌انگیز بود: حتی در غیاب ملکه واقعی، ایزوپروپیل میریستات به تنهایی می‌توانست از هرگونه تلاش برای تولیدمثل و همچنین از درگیری‌های مرگبار بر سر جانشینی ملکه، جلوگیری کند. به عبارت دیگر، این بو به تنهایی، کل سیستم اجتماعی و تولیدمثلی کلونی را مهار می‌کرد و آرامش را در کلونی برقرار نگه می‌داشت.

این یافته‌های شگفت‌انگیز نشان می‌دهد مکانیسم کنترل تولیدمثل در موش‌های حفار برهنه، شباهت زیادی به مکانیسمی دارد که در حشرات اجتماعی مانند زنبورها، مورچه‌ها و موریانه‌ها دیده می‌شود.

جالب اینکه ایزوپروپیل میریستات مختص موش‌های حفار برهنه نیست. این ماده در ترشحات سینه‌ی زنان در دوران شیردهی نیز شناسایی شده است، هرچند عملکرد آن در بدن انسان هنوز به طور کامل شناخته نشده است. این موضوع، پرسش‌های جدید و هیجان‌انگیزی را در مورد نقش احتمالی این ماده یا موادی مشابه در تنظیم باروری در سایر گونه‌های پستانداران، از جمله انسان، مطرح می‌کند.

گری لوین، نویسنده‌ی ارشد مطالعه، می‌گوید: «نمی‌دانیم که آیا این مولکول یا مولکول‌های مشابه، تأثیرات مشابهی بر تولیدمثل در انسان یا سایر پستانداران دارند یا خیر، اما این سوالی است که قطعاً ارزش بررسی دارد.»

پژوهش در ژورنال Nature منتشر شده است.