Відкинуті самицями самці мух шукають втіхи в алкоголі

Навчання 02 серпня 2022 Перегляди: 58

«Алкоголізм». Одна з фігур скульптурної композиції Михайла Шемякіна «Діти — жертви вад дорослих» (Москва, Болотна площа). Зображення з сайту ru.wikipedia.org

Часто-густо доводиться бачити сумну картину: люди, які зазнали невдачі в коханні, топлять своє горе на дні пляшки. Однак, як з’ясувалося, така поведінка характерна не тільки для людини. Експерименти американських біологів показали, що схожа картина спостерігається і у мух: самці дрозофіли, чиї залицяння за представницею прекрасної статі не увінчалися успіхом, показують підвищений потяг до алкоголю порівняно зі своїми більш вдалими товаришами. Дане дослідження розкриває деякі фундаментальні механізми роботи системи внутрішнього підкріплення.

Продовжимо весняну серію наукових статей про кохання — точніше, про перипетії міжполових відносин, а також труднощі статевого і вегетативного розмноження (див.: Шлюбна пісня дрозофіли запускає експресію генів імунного захисту, «Елементи», 14.03.2012; Самки гелад позбавляються небажаної вагітності, «Елементи», 13.03.2012; Австралійські біологи відкрили додатковий спосіб розмноження коралів, «Елементи», 06.03.2012). У цьому випадку в центрі нашої уваги опиняться мухи, алкоголь і система внутрішньої винагороди.

Система винагороди (див. Reward system) — це сукупність структур нервової системи, що регулює поведінку за допомогою нейромедіаторної винагороди у відповідь на «правильні» дії. Система працює так, щоб заохочувати поведінку, що сприяє виживанню особини і підтримці виду, — наприклад, пошук їжі, секс і соціальні контакти. Наркотики «обманюють» цю систему, оскільки видають заохочення «за просто так», тобто тоді, коли необхідні дії (наприклад, пошук самки і сексуальний контакт з нею), не були здійснені. Подібний «самообман» не проходить для організму задарма: часте вживання наркотиків призводить до звикання і важких порушень системи винагороди.

Деякі аспекти штучної, наркотичної винагороди та її впливу на поведінку можна змоделювати на тварин — у тому числі на дрозофілах. Саме цим зайнялася група американських дослідників під керівництвом Ульріке Хеберляйн (Ulrike Heberlein).

Для своїх експериментів вчені розділили самців дрозофіли на дві групи. Перша — група «самотніх невдах» — являла собою найгірший варіант життєвого шляху самця. Цих нещасних комах тримали на самоті, а потім надавали можливість зустрітися тільки з уже заплідненими самками, які відкидають чоловічі залицяння. Чотири дні подібного знущання (кожен день у мух проходило три невдалих побачення) змушували бідних самців абсолютно розчаруватися в жіночому полі. Навіть якщо такий самець зустрічався з незайманою самицею, готовою до копуляції, він зазвичай не робив спроб залицяння.

Самці з другої групи (назвемо їх «згрупованими щасливчиками»), навпаки, потрапили в «чоловічий мушиний рай». Цих самців тримали в групі по чотири і протягом чотирьох днів по шість годин щодня дозволяли спілкуватися з готовими до копуляції незайманими самками, причому на чотирьох самців припадало двадцять самиць.

Після набуття такого різного життєвого досвіду самців перевіряли на звикання до алкоголю. Для цього їм протягом декількох днів пропонували два варіанти їжі — що містить або не містить 15-відсотковий спирт. Результати експерименту сильно відрізнялися для двох груп: у відкиданих самицями самців індекс переваги алкоголю (за яким оцінюють виниклу залежність) був значно вищим (рис. 1, A).

Ріс. 1. Відмінності в індексі переваги алкоголю (Preference Index) для «самотніх невдах» (Rejected-isolated), «згрупованих щасливчиків» (Mated-grouped), «згрупованих незайманих незайманих» (Virgin-grouped), самців, які намагалися спаритися з обезголовленою самкою (Trained witdech) По горизонтальній осі час у днях. Зображення з обговорюваної статті в Science

Щоб детальніше вивчити, яким чином сексуальна депривація впливає на розвиток алкоголізму, дослідники провели ще серію експериментів: залишили самців незайманими (рис. 1, B), змусили їх доглядати за обезголовленими самками (в цих душероздираючих умовах залицяння самця зі зрозумілих причин не відкидається, але рідко призводить до копуляції) (рис. 1, C) і, нарешті, дозволили їм все ж спаритися з самкою після декількох невдач (рис. 1, D). Всі отримані результати свідчили про те, що порушення в сексуальній сфері ведуть до підвищення індексу переваги алкоголю, а відновлення нормальної сексуальної активності цей індекс значно знижує. Причому, судячи з усього, алкоголізм розвивається саме через відсутність сексу як такого, а не від переживань через те, що самка відкинула самця (тому що інакше у недосвідчених незайманих незайманих самицями самців швидкість і сила звикання до алкоголю не відрізнялися б від контролю).

Тепер настав час вивчити нейрохімічні основи отриманих закономірностей. Для цього дослідники зосередилися на нейропептиді F (NPF) — мушиному гомологу людського нейропептида Y (див. neuropeptide Y), який, крім інших своїх функцій, впливає на чутливість до алкоголю, його споживання та інші пов’язані з ним аспекти поведінки. Вплив це поки недостатньо вивчено, проте абсолютно явно існує.

Для початку дослідники просто подивилися, як відрізняються рівні нейропептида F у трьох груп самців — «самотніх невдах», «згрупованих щасливчиків» і «згрупованих незайманих». Рівень NPF виявився найменшим у невдах, середнім у незайманих і найбільшим у щасливчиків (рис. 2). Тобто порушення в сексуальній сфері ведуть до зниження рівня цього пептида.

Ріс. 2. Відмінності в рівні транскрипції нейропептида F (Relative NPF transcript levels) у «невдах» (rejected), незайманих (virgins) і «щасливчиків» (mated). Зображення з обговорюваної статті в Science

Дослідники припустили, що зміна в рівні нейропептида F відображає стан мушиною системи винагороди. Припустимо, знижений рівень NPF змушує мух шукати винагороду — природне (сексуальне задоволення) або штучне (алкоголь). Вдале спарювання підвищує рівень NPF і зменшує пошуки винагороди. У разі ж невдачі на любовному фронті бідній мухі як винагорода залишається тільки алкоголь.

На основі цієї моделі можна зробити кілька важливих передбачень. По-перше, те, що і спарювання, і споживання алкоголю активують систему винагороди, тобто, можна сказати, «винагороджуються». По-друге, те, що активація системи NPF-NPFR (NPFR — це рецептор NPF) теж винагороджується сама по собі, без сторонніх втручань. І, нарешті, по-третє, що штучне підвищення рівня NPF призведе до ослаблення алкогольно-пошукової поведінки. Залишилося довести правильність цих припущень.

Якщо сексуальний успіх, активація системи NPF-NPFR і споживання алкоголю винагороджуються (або — для багатьох більш звичний термін — підкріплюються), то на їх основі можна виробити умовний рефлекс — тобто змусити мух полюбити якийсь нейтральний стимул, якщо він буде проасоційований з винагороджуваною подією. Для цього дослідники проводили кожну з подій — спарювання, активацію NPF-NPFR-системи і споживання мухами алкоголю — в присутності нейтрального запаху, а потім перевіряли, чи воліють мухи цей запах іншому — такому ж нейтральному — у відсутність самок, активації NPF-NPFR і алкоголю (зрозуміло, експерименти для кожної з подій проводилися окремо і окремо). Результати підтвердили початкові припущення: і спарювання, і споживання алкоголю, і активація NPF-NPFR є винагороджуваними подіями.

Залишалося перевірити, чи зменшується мушине потяг до алкоголю при штучній активації NPF-NPFR-системи. Це дослідникам вдалося показати за допомогою копітких генетичних маніпуляцій. Крім того, вчені виявили, що споживання алкоголю підвищує рівень NPF, що відмінно узгоджується із запропонованою ними моделлю.

Однак хотілося б відзначити одну деталь. Природна їжа дрозофіл — гниючі фрукти, які самі по собі містять певний відсоток етанолу. Тобто ці мухи, в якомусь сенсі, страждають хронічним алкоголізмом. Тому результати, отримані в цій роботі, можуть не підтвердитися на інших групах тварин, що ведуть більш тверезий спосіб життя.

Отже, авторам вдалося серйозно розширити уявлення про функції нейропептида F, а також з’ясувати деякі нейрохімічні закономірності, що змушують сексуально незадоволених самців мух шукати втіхи в алкоголі. Цілком можливо, що дослідники «зачепили» базовий механізм, характерний не тільки для мух, але й інших груп тварин, який пов’язує соціальний досвід і схильність до наркотичної залежності. Так і хочеться відразу провести безліч паралелей і сказати, що потяг до етанолу при невдачах в коханні — це фундаментальна властивість всього живого. Але ми не ступимо на цей слизький шлях. Отримані дані говорять тільки про те, що при неможливості отримати підкріплення одним способом мухи вибирають інший. Але якщо у бідних дрозофіл арсенал підкріплюваних дій досить убогий, то у людей вибір набагато більший — ми можемо отримувати задоволення від роботи, спорту, спілкування і багато чого іншого. А значить, у нас є набагато більше способів впоратися з любовними невдачами.

Джерело: G. Shohat-Ophir, K. R. Kaun, R. Azanchi, U. Heberlein. Sexual Deprivation Increases Ethanol Intake in Drosophila // Science. 16 March 2012. V. 335. № 6074. Pp. 1351–1355.

Див. також:

Нейрохімічні основи пошукової поведінки схожі у бджіл і ссавців, «Елементи», 15.03.2012.

Віра Башмакова