Как контролировать численность грызунов

Ученые ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» совместно с исследователями из Санкт-Петербургского государственного университета выяснили, какие физиологические эффекты вызывают стресс-феромоны у мышей. Полученные результаты помогут контролировать численность грызунов, выявят новые механизмы хемокоммуникации млекопитающих. Ранее было показано, что феромон перенаселения, 2,5-диметилпиразин (2,5ДМП), тормозит половое созревание потомства. В этой работе ученые доказали, что он воздействует и на взрослых особей: вызывает состояние стресса и повреждения ДНК. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.

В 1980-х годах в моче самок мышей обнаружили феромон перенаселения. Оказалось, что он выделяется при увеличении численности популяции и приводит к нарушению социальных взаимодействий, хроническому стрессу, подавлению иммунитета и репродуктивной функции. Однако лежащие в его основе механизмы были непонятны.

«У людей за реализацию механизмов стресса отвечает гормон кортизол, а у мышей, грызунов — кортикостерон. Мы показали, что феромон перенаселения индуцирует состояние стресса животного. Происходит это не потому, что вещество попадает в организм и оно токсично, а вследствие рецепции феромона обонятельными нейронами мыши», — сказал старший научный сотрудник ФИЦ ИЦиГ СО РАН кандидат биологических наук Александр Викторович Ромащенко.

Феромоны — это химические легколетучие соединения, которые должны отвечать нескольким условиям: восприниматься дополнительной обонятельной системой и вызывать ответные реакции. У млекопитающих есть две обонятельные системы — основная и дополнительная. Дополнительная представлена вомероназальным органом, именно он участвует в восприятии феромонов. Чтобы доказать действие 2,5-диметилпиразина как феромона, ученым нужно было либо удалить вомероназальный орган, либо заблокировать ольфакторный эпителий (основную систему). В этой работе ученые показали, что для нормальной работы феромона животное должно почувствовать его обеими обонятельными системами.

«С помощью магниторезонансной томографии мы исследовали активацию ольфакторной системы мыши под воздействием феромонов. Активность центральной нервной системы визуализировали с помощью марганец-усиленной магнитно-резонансной томографии. Мы вводили контрастный агент — ионы марганца, которые проникали внутрь нейрона. Следом предоставляли мышам феромон и смотрели, в какие области проникает контраст. Исходя из этого, составляли карту активности мозга животного», — пояснил Александр Ромащенко.

Чтобы определить, может ли 2,5ДМП вызывать стресс, исследователи измеряли уревень кортикостерона у мышей-самцов через полчаса после начала воздействия феромоном. Они увидели, что уровень гормона увеличился в плазме крови в пять раз. Через час после воздействия наблюдалось снижение уровня окситоцина, что может являться дополнительным фактором, усугубляющим стресс. Через 30 дней у самцов уменьшилась селезенка, выявились нарушения иммунного ответа организма. Кроме того, масса яичек снизилась на 21 %.

Результаты исследования можно будет использовать для разработки новых бесконтактных способов управления физиологическим состоянием животного. Например, эффективнее регулировать численность популяции млекопитающих. 

«Проблема удержания популяционной плотности в определенных границах наиболее остро возникла после Второй мировой войны, когда были разрушены все хозяйства, а количество разных паразитических видов, в частности грызунов, увеличилось. Тогда появился вопрос: а как это регулировать?» — прокомментировал главный научный сотрудник ФИЦ ИЦиГ СО РАН доктор биологических наук Михаил Павлович Мошкин.

Ученые предполагают, что выделение 2,5ДМП играет адаптационную роль в популяциях с высокой плотностью: он может предупреждать об угрожающих условиях, например нехватке ресурсов, и в дальнейшем способствовать расселению. Когда скученность не уменьшается, это может привести к пагубным последствиям для здоровья: замедлению размножения, подавлению иммунитета и хроническому стрессу. Помимо этого, исследователи выяснили, что феромон нарушает стабильность генома через стресс-опосредованные пути.

Полина Щербакова