В популяциях голых землекопов установлена строгая система управления: размножение обеспечивается лишь одной самкой – матерью семейства. Все остальные особи лишены этой возможности и посвящают себя служению обществу. Более четырех десятилетий исследователи стремились выяснить механизм, с помощью которого королева контролирует репродуктивный потенциал сородичей. К решению вопроса приблизилась группа ученых из разных стран.

Голые землекопы (Heterocephalus glaber) — небольшие роющие грызуны с уникальной для млекопитающих социальной структурой. Эти существа обитают под землей в Восточной Африке, формируя поселения, визуально схожие с пчелиными гнездами или муравейниками. В каждом таком сообществе может проживать до трехсот индивидов, организованных по строгой иерархической схеме.

Члены колонии выполняют различные задачи: одни занимаются рытьем туннелей, добычей клубней и корней растений, строительством жилищ. Другие – более крупные особи – осуществляют охрану тоннелей и защищают от врагов. Третьи заботятся о потомстве. Руководит колонией королева — единственная самка, способная к регулярному размножению, а также один-три плодовитых самца, которые с ней спариваются. Репродуктивная функция остальных самцов и самок подавлена.

С момента обнаружения эусоциальности у голых землекопов в 1981 году ученые пытаются определить способ, которым королева поддерживает свою исключительность в вопросах воспроизводства. Ранее считалось, что это связано с ее физическим превосходством: она больше по размеру остальных самок и проявляет более агрессивное поведение, прибегая к укусам и толчкам для утверждения своего доминирования. Предполагается, что подобная демонстрация силы подавляет репродуктивную активность нескольких взрослых особей, препятствуя овуляции и зачатию.

Тем не менее, с течением времени достоверность этой гипотезы подверглась критике. В случае смерти королевы или утраты ею контроля над колонией, механизм «репродуктивного подавления» оперативно прекращается: самки начинают соперничество за доминирование, и через короткий промежуток времени одна из них занимает позицию новой правительницы. Данное наблюдение свидетельствовало о том, что в ограничении репродуктивной функции участвуют более сложные взаимодействия, чем простая агрессия.

Группа ученых разных стран во главе с Гэри Левиным ( Gary Lewin) Специалисты из Центра молекулярной биологии имени Макса Дельбрюка в Берлине провели ряд исследований для определения конкретного принципа, лежащего в основе этого процесса.

Исследователи приняли решение исследовать химические вещества, посредством которых общаются голые землекопы. Эти животные характеризуются невысокой зрительной способностью и большую часть своего существования проводят в условиях отсутствия освещения, поэтому основную информацию о внешней среде обитания и соплеменниках они получают через обоняние и с помощью химических сигналов.

Левин вместе с его командой проанализировали 771 образец биологической жидкости, взятый от 350 голых землекопов. С использованием газовой хроматографии и масс-спектрометрии им удалось выявить соединение, которое существенно отличает королевских особей от остальных членов колонии. Это оказался изопропилмиристат (IPM). Данное вещество было обнаружено во влагалищных выделениях доминирующей самки, причем его концентрация значительно возрастала в период овуляции. Изопропилмиристат функционирует как сигнальная молекула.

Индолпропионовая кислота (IPM) уже достаточно давно знакома химикам. Этот компонент находит применение в косметической отрасли как смягчающее средство в составе кремов, лосьонов и солнцезащитных препаратов, а также при создании некоторых видов пластика и других изделий. Тем не менее, до настоящего времени его потенциал воздействия на социальное поведение млекопитающих оставался незамеченным.

Для оценки эффективности IPM исследователи регулярно применяли вещество к подстилке в вольерах с парами самцов и самок, создавая тем самым имитацию запаха доминирующей особи. В ходе этого эксперимента ни одна из самок не оказалась беременной. При этом в группе контроля, где применение вещества отсутствовало, потомство появилось практически у всех особей.

В обычных условиях после исчезновения единственной размножающейся самки в сообществе начинается конкуренция за ее позицию: наиболее доминирующие особи проявляют агрессию и сражаются между собой ради возможности воспроизводить себе подобных. Однако, когда ученые регулярно добавляли IPM в вольеры с животными, подобной борьбы не наблюдалось. В течение 12 недель социальная структура у самок голых землекопов оставалась стабильной, они демонстрировали отсутствие враждебности и не стремились занять место лидера.

После остановки подачи исследуемого соединения проявились признаки враждебности и борьба за лидерство, что привело к гибели одной самки и возведению доминирующего экземпляра на трон.

Исследования выявили воздействие изопропилмиристата на эндокринную систему животных. В результате воздействия наблюдается увеличение концентрации пролактина и снижение синтеза прогестерона, что, вероятно, блокирует репродуктивную функцию. В дальнейших исследованиях группа под руководством Левина намеревается определить, какие обонятельные сенсоры реагируют на этот химический стимул и каким образом он провоцирует модификации в деятельности мозга и гормональном фоне.

Научная работа опубликована в журнале Nature.