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原文发表于科学松鼠会

“闻”风丧胆使猎物辨认出潜在的捕食者

       资讯小分队 发表于 2011-07-14 14:04  

 

 

如果你是一只小老鼠,可能必须知道环境周遭是否有会把你吃掉的猎食者。美国哈佛医学院的Stephen Liberles及他的同事,分析了动物园里不同动物的尿液,包括狮子和熊,他们发现,老鼠用闻的就可以完成这项分析。

研究团队从肉食动物的尿液中,侦测出一种高浓度的化学物质能让鼠类「闻」风丧胆。过去,科学家已经找出一些化学物质,能使猎物辨认出已知的捕食者。但这项新的研究,发现可能的遗传机制,能使动物感知到潜在的捕食者,即使两方从未接触过。

研究人员从2001年发现的一群嗅觉分子受器开始着手,这群受器蛋白称为「痕迹胺相关受器」(trace amine-associated receptors, TAARs),存在于大多的脊椎动物种类上,但数量不一。比方小鼠(mice)有15种蛋白;大鼠(rats)有17种;人类只有6种。有什么化学物质能被这些受器接收,科学家所知不多。

Liberles和他的同事,发现TAAR家族中的TAAR4,对于北美山猫尿液,有强烈的反应。由于北美山猫的尿液,被园丁用来驱赶鼠类,有网购通路。于是研究团队下单,订了一些,并从中萃取出能作用于该蛋白的化学物质,称为2-苯乙胺(2-phenylethylamine)。接着,他们想知道是否2-苯乙胺只特定存在于北美山猫。但其他动物的尿液没这么容易买到。团队中的硕士生,也是该研究的第一作者David Ferrero说:「此外,商品可能有污染,然而我们想确定我们研究的是天然物质。」

于是研究人员从许多来源收集到尿液样本,包括新英格兰和南达科塔的动物园;从狮子、雪豹、山猫之类的猎食者,到牛、长颈鹿和斑马等草食动物,共38种。他们也测试了人类、猫和不同的鼠类。

收集样本的过程并不平凡;他们必须训练一只长颈鹿尿在一只杯子里;还有一次,一只不愿乖乖配合的美洲豹,向笼子飞扑,几乎碰到Ferrero的鼻尖!

和草食动物的尿液相比,肉食动物的尿液中,有3000倍高浓度的2-苯乙胺,或许是在分解肉类蛋白的过程中产生的。然而,科学家尚未证实这点推论。

Liberles把2-苯乙胺单独或混合老虎的尿液,滴在笼子里,再次确定2-苯乙胺的角色。他们发现,老鼠都会避开滴有这两种物质的区域,但若利用酶,分解狮子尿液中的该成分,则尿液就不对老鼠产生退避的反应。

生理学家Anna Menini认为,「TAAR受器蛋白的角色仍留有许多谜待解。现在我们有初步证据显示,它们或许控制着本能行为」。她补充提到,这项研究打击了嗅觉研究的核心教条:引发本能行为的嗅觉受器只存在于嗅觉系统一部分;人类已经丧失的犁鼻器(vomeronasal organ)。 TAARs存在于鼻腔顶部,人类也有的嗅觉上皮组织中;纵使人类没有TAAR4基因。

目前研究人员仍缺少确切的证据,支持TAAR4直接控制动物的行为;一只突变后,TAAR4无法作用的老鼠,应该会无畏肉食动物的尿液。 Liberles还没完成这部份的实验,他们也研究该蛋白受器会活化哪些脑区。他说:「这像是个在神经科学的大黑箱。我们对于感官了解很多,也可以观察到行为,但我们必须知道脑回路,以连结这两者,而TAAR4是个关键。」

 

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