Forskere opdager, at nogle mus er monogame på grund af hidtil ukendte hormondannende celler

Hvad gør gammelmarksmusen standhaftig monogam gennem hele sit liv, mens dens nærmeste gnavereslægtninge er promiskuøse? Svaret kan være en hidtil ukendt hormon-genererende celle, ifølge en ny undersøgelse offentliggjort online i dag i Nature fra videnskabsmænd ved Columbias Zuckerman Institute.

"Hormonet fra disse celler blev faktisk først opdaget hos mennesker for mange årtier siden, men ingen vidste rigtigt, hvad det gjorde," sagde Andrés Bendesky, MD, Ph.D., en hovedforsker ved Columbias Zuckerman Institute. "Vi har opdaget, at det kan fremme pleje hos mus, hvilket giver os en idé om, hvad det kan gøre hos mennesker."

Den nye undersøgelse undersøgte to arter af mus. Det ene er det mest udbredte pattedyr i Nordamerika - hjortemusen (Peromyscus maniculatus), som spænder fra Alaska til Mellemamerika. Den anden, gammelmarksmus (Peromyscus polionotus), lever i Florida og Georgia og er en smule mindre og vejer omkring 13 gram sammenlignet med hjortemusens 18 gram.

Mere end 100 års tidligere forskning har vist, at musearterne opfører sig på slående forskellige måder. Mens hjortemusen er promiskuøs – selv et enkelt kuld unger kan have fire forskellige fædre – så parrer oldmarkmusen sig for livet.

Men tidligere arbejde antydede også, at disse arter er evolutionære søskende, baseret på ligheder i deres kranier, tænder og andre anatomiske træk, såvel som deres genetik. For at finde ud af, hvorfor disse nære muse-slægtninge opfører sig så forskelligt, undersøgte forskerne deres binyrer.

"Dette organpar, der er placeret i maven, producerer mange hormoner, der er vigtige for adfærd," sagde Dr. Bendesky, som også er assisterende professor i økologi, evolution og miljøbiologi ved Columbia University. "Disse inkluderer stresshormoner såsom adrenalin, men også en række kønshormoner."

Binyrerne på disse mus viste sig at være overraskende forskellige i størrelse. Hos voksne er binyrerne hos de monogame mus omtrent seks gange tungere end hos promiskuøse mus (efter justering for forskelle i kropsvægten mellem arterne).

"Denne ekstraordinære forskel i størrelsen af ​​et indre organ mellem sådanne nært beslægtede arter er uden fortilfælde," sagde Dr. Bendesky.

Genetisk analyse af binyrecellerne afslørede, at et gen, Akr1c18, så langt mere aktivitet i de monogame mus end i de promiskuøse gnavere. Enzymet dette gen koder for hjælper med at skabe et lidt undersøgt hormon kendt som 20⍺-OHP, som også findes i mennesker og andre pattedyr.

Forskerne observerede, at øget 20⍺-OHP-hormon øgede plejende adfærd hos begge musearter. For eksempel plejede 17 % af de promiskuøse mus, der fik hormonet, deres unger og bragte dem tilbage til deres reder, hvorimod ingen opførte sig på denne måde, hvis de ikke fik hormonet.

"Dette er første gang, vi fandt noget, der kunne øge forældrenes omsorg i den promiskuøse gruppe," sagde Dr. Bendesky.

Normalt er disse kirtler opdelt i tre zoner. Men forskerne opdagede, at binyrerne hos de monogame mus havde en fjerde zone.

"Vi kaldte dette for zona inaudita, som er latin for 'tidligere uhørt zone', fordi ingen nogensinde har observeret denne type celle i et andet dyr," sagde Natalie Niepoth, Ph.D., en co-first forfatter på undersøgelsen, som nu er seniorforsker ved Regeneron.

I zona inaudita-celler fandt forskerne, at 194 gener, inklusive Akr1c18, var langt mere aktive sammenlignet med de samme gener i andre binyreceller. Deres analyser identificerede også nøglegener, der ligger til grund for udviklingen og funktionen af ​​zona inaudita i oldfieldmusene.

Denne fuldstændig uhørte struktur udviklede sig tilsyneladende hurtigt. Genetiske mutationer akkumuleres i genomer med nogenlunde forudsigelige hastigheder over tid. Ved at måle antallet af mutationer, der adskiller disse arter, vurderede forskerne, at denne nye celletype udviklede sig inden for de sidste 20.000 år, "hvilket kun er et øjenblink, når det kommer til evolution," sagde Dr. Bendesky.

Meget er stadig usikkert om, hvad der driver udviklingen af ​​monogam adfærd. Et argument tyder på, at monogami kan øge chancerne for, at forældre vil samarbejde om at passe deres afkom, da fædre er mere sikre på, at de unge er deres.

Denne form for teamwork kan forbedre chancerne for, at afkommet vil overleve, især når ressourcerne er begrænsede, sagde Dr. Bendesky. De nyfundne binyreceller fremmer forældreadfærd, der er typisk for monogami, bemærkede forskerne.

De nye resultater kunne give indsigt, når det kommer til forældreadfærd og udfordringer hos mennesker, foreslog Dr. Niepoth. For eksempel omdannes 20⍺-OHP i mus ofte til en forbindelse, der meget ligner molekylet allopregnanolon, som forekommer naturligt hos mennesker og er blevet godkendt af FDA som et lægemiddel til at hjælpe med at behandle den fødselsdepression, som folk ofte oplever efter fødslen , sagde Dr. Bendesky.

"Jeg håber, at vores undersøgelse motiverer yderligere undersøgelse af sammenhængen mellem 20⍺-OHP og forældreskab hos mennesker," sagde Jennifer R. Merritt, Ph.D., en medførsteforfatter på undersøgelsen og postdoc-forsker i Bendesky-laboratoriet. "Vi har så meget at lære om den rolle, dette hormon spiller i menneskers forældres adfærd."

Flere oplysninger: Andres Bendesky, Udvikling af en ny binyrecelletype, der fremmer forældrepleje, Nature (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07423-y. www.nature.com/articles/s41586-024-07423-y

Journaloplysninger: Natur

Leveret af Columbia University