一泡尿引发的血案
2020/10/11 10:00:00 中国科普博览

    

     夜幕降临，万籁俱寂。突然间，房顶上传来哗啦啦的一阵躁动，还不时伴随着吱吱吱的尖叫，看来，屋顶上的那些老鼠打起来了!

     它们打起来，可能是因为闻到了尿味……

     Part. 1

     雄鼠尿液引发攻击？这种物质很重要

     雄性动物的攻击行为是最为本能的行为之一，它们通过打架来抢食物，配偶等资源。比如雄性小鼠拥有极强的主权和领地意识，它们利用尿液来标记自己的势力范围。不过，它们通常只会攻击进入自己领地的雄鼠，而对入侵的雌鼠则是想尽办法占为己有。

    

     不过这大晚上的乌漆麻黑，小鼠如何分辨雌雄呢？主要依靠嗅觉，也就是靠鼻子闻。

     研究发现，小鼠身上的分泌物(特别是尿液)含有大量被称为信息素的化学物质，可以传递性别、物种等信息，一旦雄鼠的嗅觉器官被破坏，它们的识别能力就大大下降。

     如果领地的雄鼠闻到自己势力范围里有其他雄鼠的尿液味道，它们保护领地的欲望就被强烈激活，会利用自己的尿液覆盖掉入侵者的尿液。而当雌鼠闻到雄鼠尿液的味道时，却是另一番情景( → 详情戳这里)。

     早在2007年就有研究发现，雄鼠的尿液能够强烈激活小鼠的嗅觉器官--犁鼻器(VNO)中的嗅觉细胞。神奇的是，在入侵的小鼠身上涂抹雄鼠的尿液，领地小鼠对入侵者的攻击行为会大大增加；而当领地小鼠犁鼻器中的嗅觉细胞被破坏之后，它们就不再攻击入侵者了。这说明嗅觉对于攻击行为非常必要，增强嗅觉的刺激可以提升雄鼠的攻击行为。

     是不是雄鼠尿液里有什么特殊的物质，增加了攻击行为呢？2014年《细胞》杂志发表的一项研究给出了答案。研究者们发现雄鼠尿液中的多种尿蛋白(MUP)起着关键作用。这些MUP和尿液一样可以稳定地引起犁鼻器中嗅觉细胞的反应。当实验人员把合成的MUP蛋白涂抹到入侵小鼠身上后，同样能促进领地小鼠的攻击行为。

    

    (原图来源：veer图库)

     Part. 2

     大脑如何控制攻击行为？这群细胞很重要

     科学研究发现，下丘脑不仅可以控制激素分泌，调节体温，而且对攻击行为也有重要作用。2011年《自然》杂志报道的一项研究发现，小鼠的下丘脑腹内侧核(VMH)是控制攻击行为的重要脑区，人为激活它可以强烈地引起小鼠的攻击行为。之后陆续有研究发现多个脑区和小鼠攻击行为有关。

     然而，科学家们一直不清楚，下丘脑是如何接收整合雄鼠尿液这个嗅觉信息从而引起攻击行为的。最新发表于《神经元》杂志的一项研究阐释了这里面的神经环路机制。

     研究人员通过记录神经细胞的活动，发现位于下丘脑腹侧乳头体前核里的一群细胞(PMv^DAT)在小鼠嗅闻雄鼠尿液的时候活动异常强烈，进一步尿液测试发现这群细胞在闻雌性小鼠，新生小鼠，雄性大鼠和雌雄大鼠的尿液时反应都很低，意味着这群细胞对雄鼠尿液信息较为特异。

     那尿液中究竟是什么物质激活了这些细胞的反应呢？实验员先把雄鼠尿液分离为低质量组分和高质量组分，然后分别让实验鼠去嗅闻，结果发现雄鼠尿液中的高质量组分能更好的引起PMv^DAT细胞的反应。而恰巧，高质量组分里富含的就是上文提到的MUP蛋白(它们只存在于高质量组分中)。因此研究者纯化了其中的两种MUP蛋白并重复了上面的实验，结果发现单个MUP蛋白同样能引起这些细胞的反应。

    

    (原图来源：veer图库)

     而MUP不就是能引起犁鼻器中的嗅觉细胞的反应并且促进领地小鼠的攻击行为的关键物质嘛!这几乎能断定这群PMv^DAT细胞可以接收嗅觉信号了。为了实锤这个结论，研究者破坏了犁鼻器中的嗅觉细胞，使得这些嗅觉细胞不能再传输嗅觉信号，之后再测试这些小鼠嗅闻尿液时PMv^DAT细胞的反应。

     结果发现，嗅觉细胞被破坏后，PMv^DAT细胞对于雄鼠尿液的反应大大降低。当研究者单独对这些细胞进行人为抑制时，发现可以很好地抑制小鼠对于入侵者的攻击行为；而激活这些细胞时，能增加小鼠对入侵雄鼠的攻击行为。并且，研究者人为操纵这些细胞的时候，小鼠其他行为指标没有异常，只是特异改变了攻击行为。这说明PMv^DAT细胞能够处理嗅觉信息并调控雄性小鼠的攻击行为。

     有意思的是，有研究发现PMv^DAT细胞和下丘脑腹内侧核(VMH)有紧密联系，激活PMv^DAT细胞到下丘脑腹中核细胞的连接通路能强烈促进雄性小鼠攻击入侵小鼠。结合这些科学研究发现，科学家们已经打开了嗅觉引起攻击行为的大脑黑箱。

    

     Part. 3

     PS......

     还好，我们人类的MUP基因是沉默的，不存在像小鼠这样“一泡尿引发的血案”，不然男厕所可能会变成拳击场……

     (本文图片均由作者提供)

     参考文献:

     [1] Chamero, Pablo, et al. "Identification of protein pheromones that promote aggressive behaviour." Nature 450.7171 (2007): 899-902.

     [2] Stowers, Lisa, et al. "Loss of Sex Discrimination and Male-Male Aggression in Mice Deficient for TRP2." Science 295.5559 (2002): 1493-1500.

     [3] Kaur, Angeldeep W., et al. "Murine Pheromone Proteins Constitute a Context-Dependent Combinatorial Code Governing Multiple Social Behaviors." Cell 157.3 (2014): 676-688.

     [4] Ai-Xiao Chen, et al. " Specific Hypothalamic Neurons Required for Sensing Conspecific Male Cues Relevant to Inter-male Aggression." Neuron.

     [5] Lin, Dayu, et al. "Functional identification of an aggression locus in the mouse hypothalamus." Nature 470.7333 (2011): 221-226.

     [6] Stagkourakis, Stefanos, et al. "A neural network for intermale aggression to establish social hierarchy." Nature Neuroscience 21.6 (2018): 834-842.

     文章来源：科学大院文章和演讲仅代表作者观点，不代表中国科普博览立场

    

    

    

    

    

    

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