げっ歯類は人間が愛する理由について何を教えてくれますか？ | 科学| スミソニアン - 記事、雑誌、科学、野生生物

綿とハムスターの寝具の山は着実に上下し、まるで下に横たわる2匹の草原のハタネズミが一斉に呼吸しているようです。野生では、これらの「大草原のポテトチップス」は、パートナーの会社で数か月間楽しむことができます。軽食に適したサイズなので、イタチ、タカ、ヘビに人気があります。しかし、ここアトランタのヤークス国立霊長類研究センターの飼育ケージでは、ハタネズミは月に1回の割合でごみを追い出し、2〜3年間の至福の同居を期待できます。

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これは父権のあなたの脳です

「人生は良いものです」と、20年近くハタネズミを研究してきたヤークスの研究者、ラリーヤングは言います。「彼らには仲間がいます。入れ子素材。寄生虫はありません。彼らが望むすべてのウサギの食べ物。」

ハタネズミはアニメーションのポンポンのように見えますが、あなたと私には目を光らせていますが、ヤングと彼の同僚は、人類の最も優しく神秘的な衝動を理解するための鍵としてそれらを見ることができます：私たちの死者。「vole」という言葉は、結局のところ、「愛」のアナグラムです。

「私の仕事はすべてこの中心的な質問に集中しています。なぜ私たちは他の人と同じようにやり取りするのですか？」とヤングは言います。彼の意見では、答えはほとんど常に神経化学に帰着しますが、それは勉強するのが簡単な主題ではありません。科学者は人間や他の生きている霊長類の脳をあまりいじることができず、死んだものはあまり使いません。心の分子的研究の多くは、良くも悪くも白い実験用マウスに焦点を当てていますが、ヤングはこの動物モデルを「突然変異の袋」として却下しています。医学研究のための近親交配の世紀の後、それはあまりにも自然から取り除かれました。

ハタネズミはレミングと密接に関連しており、ハムスターに似ています。（ジョエル・サルトル/ナショナルジオグラフィッククリエイティブ）

ほ乳類の97％とは異なり、ハタネズミは一夫一婦であり、交尾後も長く続く結合を形成します（短いものではありますが、多くの場合は一生です）。（ジョエル・サルトル/ナショナルジオグラフィッククリエイティブ）

雄のプレーリーハタネズミが雌のパートナーに付き添い、彼の時間の60％以上を子犬と巣で過ごします。（トッド・アハーン）

ラリーヤングは20年近くハタネズミを研究しています。初期の研究では、遺伝子がどのようにムカデトカゲの行動を駆動するかを調査しました。（ラリーヤング提供）

ハタネズミを研究することで、ラリー・ヤングはほんの一握りの分子が私たちの社会的相互作用を調整することを学びました。（提供：ラリーヤング）

プレーリーハタネズミは通常、地下の巣穴に巣を作ります。草を地面に刈り込み、幅2インチ、最大80フィートのトレイルのネットワークを作成します。（Yva MomatiukとJohn Eastcott）

プレーリーハタネズミは、乾燥した土壌の草地に生息しています。豊富な地面のごみはプラスです。ハタネズミはそれを使用して、自分たちのトレイルのネットワークを隠します。（Yva MomatiukおよびJohn Eastcott）

レミングとハムスターに似たハタネズミは、はるかに新しい実験テーマです。別の種の遺伝子を保有するように設計された最初のプレーリーハタネズミは、2009年にのみ登場しました。 2012年に、科学者は最初にハタネズミの遺伝的指導書またはゲノムのDNAを読み上げました。そして、ある意味でsome歯類は他の庭師のようにbuck歯の巣穴であり、時には庭師によって害虫と見なされますが、私たちが深く人間だと考える社会的特性を示します。

最も注目すべきは、ハタネズミは哺乳類の97パーセントとは異なり一夫一婦制で、交尾後も長く続く結合を形成します（短いものではありますが、多くの場合は一生です）。「男性と女性が一緒になり、男性が女性に求愛し、発情するようになり、交尾します」とヤングは説明します。「そして、その後、彼らが交尾する時、そしてその後数時間で何かが起こるので、これらの2匹の動物は結びつき、彼らは常に一緒にいたいと思います。」。女性は明らかにこのフォロースルーを期待しており、彼が自分の役割を果たさない場合は、首の首筋で男を引っ張ります。そしてパートナーが死ぬと、ハタネズミは悲しみに似た何かを経験します。

おそらく最もエキサイティングなのは、科学的な観点から、草原ハタネズミは、社会的傾向をまったく共有しないメドウハタネズミと呼ばれるほぼ同一のいとこを持っています。ヤングと彼の同僚は、忠実なげっ歯類とその無差別なドッペルゲンガーを比較することにより、草原ハタネズミの一夫一婦の傾向の背後にある神経回路を明らかにしたいと考えています。「草原のハタネズミは社会的接触を切望し、草原のハタネズミはそうしません」とヤングは言います。

「科学への並外れた贈り物」とは、国立精神衛生研究所の頭でハタネズミの研究の先駆者であるトーマス・インセルが生き物をどのように説明するかです。「実験はすでに自然に行われています」と彼は言います。「結果は何ですか？この行動の違いを得るために、脳内で遺伝的に変更されたものは何ですか？」

調べるために、Youngは遺伝子配列決定からトランスクリプトームまで、驚くほど洗練された生体分子ツールのセットを使用しています。
しかし、アメリカの平原から最近採用されたばかりの草原のハタネズミほど謙虚な動物は、不倫などの人間の難問、おそらく自閉症などの社会的障害についても共有する秘密を本当に持っているのでしょうか？絶対に、ヤングは、ジョージア州シルベスターの砂と松の国で「未舗装の道を1マイル」生まれた、地方の生き物として人生を始めたと言います。（彼はまだそこに小屋を置いており、ヤギの皮を剥ぎ、他の慣行によって、大声で叫ぶ大学院生をかすんでいます。）ハタネズミの行動と脳の構造に対する彼の関心の一部は、結婚、離婚、再婚、5人の子供、彼の田舎のルーツから遠く離れた神経科学との継続的な恋愛など、彼自身の人生の道についての好奇心から生じているようです。

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草原のハタネズミは、1970年代に初めて科学の目を引きました。哺乳類学者のローウェルゲッツは、当時教育を受けていたイリノイ大学アーバナシャンペーン校の近くのアルファルファ畑とブルーグラスの牧草地で、定期的な個体数調査を開始しました。夜に氷点下の気温から逃れるために、彼と他の研究者は、データシートや他の資料と一緒に、ジャック・ダニエルを研究小屋に置いていることがありました。アルコールは研究者自身の消費用でした。以来、味覚テストにより、お酒のような草原ハタネズミと希釈されたウイスキーは、実際に良いハタネズミの餌であることが示されました。

ひびの入ったトウモロコシはトラップで十分に機能しましたが、科学者は異常なことに気付きました。大草原のハタネズミは、しばしば雄と雌のペアで現れました。時には、科学者たちは数か月後に同じデュオを再び捕まえることがありました。これらのカップルは、他の捕獲されたハタネズミのわずか2パーセントと比較して、成虫のハタネズミの捕獲の約12パーセントを占めました。何が起きているのかを知るために、ゲッツは補聴器のバッテリーを動力とする小型のラジオ首輪を備えた数十匹の草原ハタネズミのペアを装備しました。密集した草の中を彼らの動きを追跡すると、12の「カップル」のうち11がほぼ永久に地下の巣に同居していることがわかりました。 12番目のカップルの両方のメンバーには、別の愛の巣に他のパートナーがいました。ゲッツはどうやら中二人を捕獲したようだ。

驚いたことに、彼は、ハムスターの内分泌学に取り組んでいたイリノイ大学の同僚であるスー・カーターに調査結果を伝えました。メスのハムスターは定期的に屠殺し、性的パートナーを食べます。「それは私が普通だと思ったことです」とカーターは回想する。彼女は、ハタネズミのパートナーへの愛着や、長続きする情熱的な交尾セッションの準備ができていませんでした（「タイムラプスビデオに入れなければなりませんでした。40時間座ることはできませんでした！」）。

しかし、添付ファイルが非常に強いのはなぜですか？ペアはどのくらい正確にその結合を偽造しますか？カーターやその他の人々は、最終的には化学メッセンジャーのオキシトシンにも注目しました。オキシトシンは、社会的手がかり、出産、母性結合の知覚に関連するホルモンでもあります。雌のプレーリーハタネズミが脳にオキシトシン注射を受けたとき、彼女はパートナーとより身を寄せ合い、より強い絆を形成しました。領土に関連する別のホルモンであるバソプレシンは、男性のペア結合を促進することがわかっています。

おそらく、研究者たちは、進化は定評のある神経回路網に便乗したと提案した。女性の母親の行動と男性の縄張りの原因となるホルモンがセックス中に放出された場合、この新しい男性と女性の結合を促進する可能性があります。例えば、プレーリーハタネズミの性は、異常な量の膣頸部刺激、おそらく出産に通常関連するオキシトシン放出を引き起こす適応行動を伴います。赤ちゃんと結合する代わりに、女性は彼女のパートナーと結合します。

その後の研究では、ボンドハシボソハタネズミとは異なり、プレーリーハタネズミは報酬と中毒に関連する脳の領域にオキシトシンおよびバソプレッシン受容体があることが示されました。ハタネズミの脳は、セックスの報酬を特定のパートナーの存在に関連付けるために装備されています。「常習者が高くなると麻薬関連器具との関係を学ぶので、彼のひび割れたパイプでさえ楽しいものになります」彼は、報酬の瞬間にパートナーのユニークな身体的特徴を際立たせる人間の奇妙な対面交尾スタイルも、おそらく一人の個人との楽しいつながりを強固にするのに役立つと考えています。

1990年代初期のハタネズミの研究は、大学で分子生物学を発見したヤングに興味をそそられました。卒業後、彼はテキサスの研究室でジェンダーベンディングホイップテイルトカゲを研究しました。その変動ホルモンにより、男性と女性の行動を切り替えることができます。彼は、それらに何らかのホルモンを注入することにより、彼らの行動を劇的に変えることができることを発見しました。彼がエモリー大学のヤークスに行ったとき、彼は遺伝子活性を解読することもできる様々な技術を引き継ぎました。これらの生き物でのこの種の最初の実験で、ヤングのチームはバソプレシン受容体をコードするプレーリーハタネズミの遺伝子をウイルスに入れ、ウイルスをメドウハタネズミの脳の報酬センターに注入しました。ポイント？エイリアンのDNAがハタネズミのハタネズミの行動を変えるかどうかを確認する。動物が成長するにつれて、彼らはペア結合行動を示し始めました。「牧草地のハタネズミを行動的にプレーリーハタネズミに変えました」と彼は言います。

ハタネズミの仕事を始めるずっと前に、ヤングはペアボンドの力を理解していました。18歳の誕生日に高校時代の恋人と結婚しました。ヤングは、あらゆる結合が一連の遺伝子と脳内化学物質に依存し、おそらくオキシトシンとバソプレシンと一緒に働くことを理解しています。彼の最も最近の進出は、細胞のDNAからそのタンパク質を作る機械への情報を往復させる遺伝物質であるメッセンジャーRNAに焦点を当てたトランスクリプトミクスにあります。体内のすべての細胞のDNAは同じままですが、そのDNAの翻訳によって生成されるタンパク質のレベルは1分ごとに変化します。ヤングの研究室は、神秘的なプレーリーハタネズミのペアボンドが偽造されるにつれて、メッセンジャーRNAがどのように変動するかを観察しようとしています。研究者は、結合プロセスのさまざまな段階で動物を「犠牲」にし、mRNAを抽出します。 mRNAシグナルが、草原ハタネズミではなく交配中に遺伝子が活性であることを示す場合、それらの遺伝子は研究の候補になります。「これらの遺伝子を操作する実験を計画できます」とヤングは言い、「それらが関与しているかどうかを判断します。」

同様に、彼は、新たに配列決定されたプレーリーハタネズミのゲノムをメドウハタネズミのゲノムと一緒に見て、さらなる調査に値する違いを見つけることに熱心です。このような膨大な量の遺伝情報をコンピューターに比較させ、対比させることが課題です。

「私たちに先んじて50年の仕事があり、私たちが知らないことがたくさんあります」と彼は言います。

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ここに汚い小さな秘密があります。プレーリーハタネズミは社会的には一夫一婦制ですが、性的にはそうではありません。人間のロマンスのように、ペア結合は、研究者が日和見不貞を呼ぶものを排除しません。これは、ゲッツの2タイミングの12番目のカップルによって証明されています。この不忠実さは、多くの男性が巣の外で若い雄牛を産むことを意味し、誤って誰かの赤ちゃんを育ててしまう可能性があります。（若者の約10％は、母親の主な求婚者ではない父親からです。）また、人間の出会い系プールと同様に、一部の男性はまったくペア結合しません。これらのゆるい個体は「放浪者」として知られています。

ヤングの名声の主張の1つは、キャリアの学士号と献身的なパートナーの間の遺伝的差異を特定することです。マイクロサテライトと呼ばれるバソプレシン受容体遺伝子の一部で、長い間「ジャンクDNA」と呼ばれていた反復遺伝物質が見つかりました。マイクロサテライトの長いバージョンを持つ男性は、特定の受容体を多く持つため、優れたペアボンダーです。短いバージョンの男性は脳の領域に付着しているかもしれません。

同様の変動は、人々の間でも重要かもしれません。スウェーデンの研究者は、2, 000人近くの成人の遺伝子型を特定し、関係について尋ねました。バソプレッシン受容体遺伝子の特定のバージョンの2つのコピーを持つ男性は、1つまたはゼロのコピーを持つ男性と比べて、昨年の結婚の危機を報告する可能性が2倍でした。また、パートナーは満足度が低いことを表明しました。ヤングは自分の遺伝子を分析していません：「知りたくない」と彼は言います。

彼が知りたいのは、プレーリーハタネズミが互いに異なっている理由についてです。幼少期の経験は違いを生むことができますか？そして、その違いは人間の行動と社会的障害に光を当てることができますか？

Youngの研究室の大学院生であるKatie Barrettは、大人のハタネズミでいっぱいの部屋に私を導くと、複数の手袋を引っ張ります。「彼らは苦いです」と彼女は説明として言います。部屋のオスのハタネズミは、通常のケージの代わりにそれぞれチャンバーのあるアリーナでローミングしていますが、ハタネズミの研究の多くの基礎であるパートナー選好試験の最中です。オスに加えて、プラスチック製のジップタイでつながれたメスは、各アリーナの両端でつながれています。 1人の女性は男性の配偶者であり、もう1人は完全に見知らぬ人です。彼は両方と交尾するかもしれませんが、しっかりと結ばれた男性は彼のパートナーと寄り添うより多くの時間を費やす必要があります。コンピュータープログラムは、彼のずんぐりした小さな体の動きを分析し、時間を合計します。

バレットは、親のなめと毛づくろいから分離された赤ちゃんハタネズミ、オキシトシン産生を刺激することが知られている相互作用が、将来の仲間との結合に問題があることを発見しましたが、隔離されたハタネズミの報酬領域のオキシトシン受容体の密度が比較的低い場合のみ脳。彼女はオキシトシンを高める薬が無視された動物の社会的未来を守ることができるかどうかを調べるためにテストを実施しています。「人生の早い段階で介入し、この結果から保護することはできますか？」バレットは尋ねます。

以前の研究では、オキシトシンの効果は男性よりも女性の方が強いことが示されていましたが、今日のテストでは、仔として扱われた男性は非常によく結合しています。「それを期待していなかった」とバレットは言う。初期のオキシトシン放出は、男女ともにより強い社会的脳を構築するようです。

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ハタネズミ、さらにはオキシトシンは、想像力をより広く捉え始めていますが、結果は時々ばかげています。自助の本「Make Love Like a Prairie Vole：Six Steps to Passiveate、Plundful and Monogamous Sex」 、 および 「Liquid Trust」と呼ばれるフレグランスがあります。これは、「シングル」と「セールスパーソン 」向けに販売されている合成オキシトシンスプレーです。もちろん、ヤングは、たとえスプレーが効いたとしても（そして彼がそれを言っていないとしても）、着用者は潜在的なターゲットよりもはるかに多くのホルモンを吸い込むと指摘します：「誰が誰を信頼するのでしょうか？」彼は笑います。

しかし、いくつかの人間の使用は非常に深刻です。ヤングの主な関心の1つは自閉症療法です。「自閉症は、社会的な手がかりがそれほど顕著ではなく、子供が他の人と交流する意欲がなく、感情を読むのが難しい障害です」と彼は指摘します。「これらの社会的事柄のすべて、オキシトシンは刺激するようです。」すでに鼻から投与される合成オキシトシンは、自閉症に関連する実験的治療に使用されています。

しかし、オキシトシンの治療力に注意する正当な理由があります。「私自身の意見では、動物からの予備データは十分ではありませんでした」とカリフォルニア大学デービス校で社会的結合を研究し、発達中の脳を分子にさらすことの結果について心配しているカレン・ベイルズは言います。ベールと彼女の同僚は、オキシトシンへの曝露が、特に雄のハタネズミで、後期のペア結合を阻害する可能性があることを発見しました。そして、人間を含むいくつかの研究は分子が社会性を助けるかもしれないことを示していますが、他の人は効果が個人と状況に依存することを発見します。

「早期の外挿に注意する必要があります」と、国立精神衛生研究所のインセルは言います。「あなたは非常に注意し、私たちが非常に大きなプレーリーハタネズミであると仮定しないでください。」

さしあたり、物議を醸しているのは、悲嘆療法におけるヤングの仕事です。彼とドイツの同僚は最近、ハタネズミとそのパートナーが離れたときに何が起こるかを研究しました。ビーカーの水の中にげっ歯類を落としたものを含む厳しいストレステストでは、パートナーを失ったばかりのものは他のものよりもはるかに少ない苦労しました。代わりに、彼らは受動的に浮いており、彼らが生きているか死んでいるか気にしないようです。いくつかの点で、彼らの症状はうつ病に似ていました。「動物がこのペア結合を形成すると、動物はそのパートナーに夢中になり、パートナーを失うと、それはほとんど薬物からの離脱のようです」とYoungは説明します。「これは、進化的に役立つことの不適応な結果です。恋愛病です。」

研究者が遺族の脳を解剖したとき、彼らはコルチコトロピン放出因子、またはCRFと呼ばれる化学物質のレベルの上昇を発見しました。遺族の化学受容体がブロックされた場合、ハタネズミは正常に行動し、一生懸命に苦労しました。「これは、一般的にうつ病に関係している可能性のある神経回路を理解するのに役立ちます」とヤングは言います。

彼は分離の痛みを直接知っています。約10年前、彼の最初の妻、高校以来の彼のパートナーは、彼と3人の子供を連れて彼を去った。数ヶ月間、彼は比meta的なビーカーに浮かびました。「私は家具のない家に住んでいました」と彼は言います。「小さな子供用マットレスで寝ました。あなたが愛する人を失ったときに起こる結果に気付きました。今のところ、あなたがそれを経験しているとき、あなたは実験や物事について考えることはありません。これらの衝動と衝動はまさに起こっています。」

その後、ヤングは勢いを取り戻しました。彼は最近、エモリーにトランスレーショナル社会神経科学センターを設立しました。これは、動物の基礎研究が人間の社会的障害の新しい治療法にどのように情報を提供できるかに焦点を当てています。彼のオフィスの壁にある世界地図は、彼がシルベスターの「汚れた道」からどれだけ遠くまで旅したかを強調しています。その名前の中で「愛」。 1つの種は一夫一婦制で、もう1つの種はそうではありません。ヤングは、彼らの神経配線をハタネズミの神経配線と比較したいと考えています。

おそらく最も重要なことは、彼はまた、今回は別の神経科学者とペア結合しました。夕食の間に彼と彼のパートナーは、彼のホルモン作用のより細かい点とそれが人間の状態にどのように関係するかについて議論します。遺伝学と脳化学はすべての関係を形作るかもしれませんが、それだけで魔法を長持ちさせるわけではありません。「私はまだ記念日を覚えておく必要があります」と彼は言います。「私はまだ花を買わなければなりません。」