Доклады Российской академии наук. Науки о жизни, 2023, T. 511, № 1, стр. 381-386

У млекопитающих, в том числе и домовых мышей, реакция на видоспецифический запах формируется в раннем постнатальном онтогенезе в результате импринтинга, или иных форм обучения, что в дальнейшем сказывается на проявлении разных форм поведения, определяющих выбор полового партнера своего вида, т.е. на формировании механизмов прекопуляционной изоляции [1]. Одним из механизмов репродуктивной изоляции, препятствующих спариванию с гетероспецифичными особями, у млекопитающих, в том числе и домовых мышей, служит реакция на обонятельные сигналы, что может быть обусловлено различиями в составе сигнальных соединений (феромонов), содержащихся в моче близкородственных видов [2, 3] и вызывающих определенные физиологические реакции у конспецификов [4]. При экспозиции конспецифичной самки запускается ряд поведенческих и физиологических реакций, которые стимулируют половое поведение и обычно приводят к спариванию [4]. Активацию гипофизарно-семенникового комплекса у самцов вызывает непосредственный контакт с рецептивными конспецифичными самками или предъявление им запаха таких самок [5–8]. Экспозиция рецептивной самки своего вида, в отличие от самки близкородственного, вызывала подъем уровня тестостерона в плазме крови у самцов двух симпатрических видов Mus musculus (L. 1758) и M. spicilegus (Petenyi 1882) [9]. Одним из основных подходов к изучению влияния раннего опыта на последующее поведение и реакцию на кон- и гетероспецифичекие стимулы служит воспитание потомства представителями другого вида [1, 10]. Это может приводить к предпочтению запаха особей вида-воспитателя вместо запаха своего вида. Выращивание детенышей приемными родителями близкородственного вида модифицировало ассортативность выбора кон- и гетероспецифических запахов у домовых и курганчиковых мышей. M. spicilegus, выкормленные самками M. musculus musculus, предпочитали запах самок вида-воспитателя, M. m. wagneri, воспитанные M. spicilegus, и M. spicilegus, выращенные M. m. wagneri, не проявляли предпочтения запаха самок своего или выкормившего их вида [11]. Высказана гипотеза об автономности поведенческих и физиологических реакций в ответ на запахи, согласно которой под влиянием раннего обонятельного опыта могут модифицироваться лишь поведенческие ответы, физиологические же не подвергаются изменениям [12]. Нам не известны работы, связанные с особенностями активации гипофизарно-семенникового комплекса самцов домовых мышей и других видов грызунов, выращенных представителями близкородственного вида, в ответ на экспозицию запаха рецептивных конспецифичных самок и самок вида-воспитателя, что могло бы подтвердить или опровергнуть высказанную гипотезу.

Цель работы состояла в выявлении влияния раннего опыта и материнской среды на формирование физиологических механизмов прекопуляционной изоляции у домовых мышей, их автономности или сопряженности с поведенческими механизмами репродуктивной изоляции. Задача заключалась в сравнении гормонального ответа (уровня свободного тестостерона, далее УСТ, в сыворотке крови) у самцов M. m. wagneri, воспитанных в семьях близкородственного вида M. spicilegus, в ответ на запах рецептивных конспецифичных самок и самок вида-воспитателя. Нами впервые получены данные, доказывающие модификацию активации гипофизарно-семенникового комплекса самцов под влиянием раннего постнатального опыта и материнской среды при экспозиции к запаху рецептивных самок своего и близкородственного вида. Мы подтвердили сопряженность формирования поведенческих и физиологических механизмов прекопуляционной изоляции в раннем онтогенезе.

Проведены эксперименты с самцами домовых мышей, воспитанных представителями близкородственного вида. В возрасте 2–3 сут самцов M. m. wagneri перекладывали парам близкородственного вида M. spicilegus. Детенышей-самок оставляли в своих семьях. В возрасте 40 сут самцов отсаживали от взрослых особей в однополые группы, каждый помет – в отдельную клетку. В 60 сут рассаживали индивидуально в стеклянные камеры с металлическими крышками, где проводили опыты. Всего использовано: самцов M. m. wagneri – 29 воспитанных конспецифичными самками и 13 – самкой M. spicilegus; самцов M. spicilegus – 23 воспитанных конспецифичной самкой.

Все экспозиции проводили в одно и то же время суток (с 11.00 до 13.00 ч). Каждому самцу мочу экспонировали дважды (в жилой клетке по 20 мкл, в течение 30 мин с последующим забором крови не более 0.15 мл из ретро-орбитального синуса. [13]): один раз от самок своего, а второй раз – вида-воспитателя с промежутком 8 или 16 дней. В контрольной серии предъявляли физраствор (табл. 1). Кровь собирали в чистые микроцентрифужные пробирки типа Эппендорф, центрифугировали 10 мин при 3000 g для отделения сыворотки, которую переносили в чистые пробирки и хранили при –20°С (не более 1 мес с момента взятия крови) до проведения измерения концентрации свободного тестостерона методом гетерогенного иммуноферментного анализа (в пг/мл) с помощью набора реактивов компании “DRG Diagnostics” (Германия, каталожный номер EIA2924) согласно рекомендациям фирмы-изготовителя. Оптическую плотность растворов в лунках планшета измеряли при длине волны 450 нм с помощью планшетного спектрофотометра iMark (Bio-rad, США).

Для анализа данных использовали статистическую программу Xlstat 2019.2.2. Проведены межгрупповые сравнения пропорций УСТ от максимально возможной (детектируемой) концентрации в 100 единиц по формуле N × 100, где 100 – максимальная детектируемая концентрация свободного тестостерона, а N – число элементов в выборке. Пропорции сравнивали с использованием критерия χ2. Попарные сравнения пропорций проводили с использованием процедуры Мараскуило. Уровень значимости при попарных сравнениях α = 0.05.

Результаты попарного сравнения пропорций УСТ от максимально возможного уровня для каждой из групп свидетельствуют о том (тест χ2: статистика теста (χ2) – 1271.612, P < 0.0001, табл. 2), что у самцов M. spicilegus, воспитанных конспецификами, при предъявлении физраствора пропорция УСТ была наименьшей среди всех остальных групп, т.е. фоновый УСТ самцов этого вида гораздо ниже такового, чем у самцов M. m. wagneri. УСТ у самцов M. spicilegus достоверно возрастал при экспозиции как к моче самок-конспецификов, так и M. m. wagneri. Относительно низкий УСТ у самцов M. spicilegus вне социального контекста, связанного с присутствием особей противоположного пола, по-видимому, можно объяснить более высоким уровнем кортикостерона у особей этого экзоантропного вида. Это может быть связано как с отбором и эволюционными изменениями, которые определяются особенностями среды обитания в открытых степных биотопах и агроценозах, так и с особенностями социальной структуры группировок и системой размножения, которую можно считать факультативной моногамией, что отличает ее от социальной структуры и преимущественно полигамной системы размножения у M. musculus [14]. Курганчиковые мыши характеризуются высокой степенью территориальности и контакты между незнакомыми особями (как самцами, так и самками) могут быть крайне агрессивными. Это также может способствовать закреплению в ходе эволюционных преобразований относительно высокого уровня кортикостерона у самцов этого вида. При этом УСТ у самцов M. m. wagneri, воспитанных конспецифичными самками, при экспозиции к физраствору высок и сопоставим с таковым при экспозиции к запаху самки своего вида. Гетероспецифичноcть самки-воспитателя или типа запахового сигнала и их сочетание определяли более низкий УСТ у разных групп самцов M. m. wagneri. При этом различие в УСТ между самцами этих групп не было достоверным. Важно отметить, что УСТ самцов, воспитанных конспецифичной самкой, был достоверно ниже при экспозиции им запаха гетероспецифичной, чем при предъявлении запаха самки своего вида. Однако он достоверно не отличался от УСТ самцов M. m. wagneri, воспитанных самкой M. spicilegus, причем как при предъявлении этим самцам запаха гетероспецифичной самки, так и при предъявлении им запаха конспецифичной самки (хотя в этом случае снижение УСТ выражено в меньшей степени). Гетероспецифичность как самки-воспитателя, так и типа запахового сигнала у самцов M. m. wagneri, воспитанных самкой M. spicilegus, снижала УСТ в наибольшей степени и более всего приближала его к таковому у самцов M. spicilegus, экспонировавшихся к конспецифичному сигналу. Таким образом, воспитание самцов M. m. wagneri самками другого близкородственного вида обусловливало как уменьшение тестостеронового ответа самцов на предъявление хемосигналов от самки (причем как гетеро-, так и конспецифичной), так и приводило к отсутствию различий в УСТ при предъявлении запаха самки своего или близкородственного вида. Можно предположить, что это связано с модифицированным восприятием видовой идентичности особей противоположного пола у самцов M. m. wagneri, воспитанных самками M. spicilegus. Неполное соответствие поведенческого паттерна воспитавшей этих самцов самки видоспецифическому, вероятно, способствовало формированию у самцов M. m. wagneri более неопределенного и/или “обобщенного” обонятельного образа видовой специфичности. Это могло способствовать как снижению интенсивности (относительно низкий УСТ), так и уменьшению видоспецифической направленности (слабо различающиеся реакции на запах кон- и гетероспецифичной самки у самцов, воспитанных самками близкородственного вида) реакции на хемосигналы от особей противоположного пола.

В заключение отметим, что фоновый УСТ у самцов двух близкородственных видов M. spicilegus (экзоантропный вид) и M. m. wagneri (склонен к синантропии, но может обитать в открытых биотопах) различается, он существенно ниже у курганчиковых мышей. Ранний обонятельный опыт и изменение материнской среды модифицируют видоспецифическую активацию гипофизарно-семенникового комплекса у самцов мышей M. m. wagneri при экспозиции к запаху мочи рецептивных самок своего вида и вида-воспитателя. Это согласуется с полученными нами ранее результатами, согласно которым нейрональная активация в дополнительной обонятельной луковице (ДОЛ) у самцов M. m. wagneri, воспитанных самками M. spicilegus, была противоположной по сравнению с самцами, выкормленными конспецифичными самками. Материнская среда, включая запах, оказывала большее влияние на уровень МРТ сигнала в ДOЛ у половозрелых самцов, чем генетическое родство реципиента и донора запаха [11]. Полученные данные свидетельствуют о существенном влиянии условий воспитания на формирование гормональных механизмов репродуктивной изоляции у домовых мышей, а в совокупности с ранее полученными – на изменение поведенческих, нейрональных и гормональных ответов самцов под влиянием раннего опыта и материнской среды. Направленность таких изменений совпадает, что не подтверждает гипотезу об автономности формирования в раннем постнатальном онтогенезе поведенческих и физиологических механизмов, лежащих в основе репродуктивной изоляции у домовых мышей изученных видов.