Nature:犁鼻器決定老鼠性別行為差異

2021-01-08 生物谷

    生物谷報導: 英國《自然》周刊5日刊登研究文章說,雌雄老鼠間行為差異並非由大腦結構不同造成,而主要受雌鼠鼻部器官「犁鼻器」影響。

    美國科學家通過剔除雌性小鼠體內的某個基因,使得它變得如雄性小鼠一樣渴望交配。這與通常認為的動物性行為主要是由性激素調節的觀點大相逕庭,並且意味著雌性小鼠大腦與雄性小鼠的一樣具有調節性行為的環路。

    哈佛大學的Catherine Dulac和同事應用基因工程技術剔除了雌性小鼠體內的TRPC2基因,該基因對小鼠犁鼻器(vomeronasal organ)感應生化信息素起著關鍵作用,導致這些老鼠的「犁鼻器」發育不全。這一器官中含有能接收外激素的感受器細胞,而外激素能引發陸生脊椎動物的攻擊性和性反應等與性別有關的特徵行為。

    令科學家詫異的是,雌鼠改變基因後行為有雄性化趨勢。它們嗅尋、追逐其他雌鼠,扭動屁股,喜歡擠入雄鼠群,還發出雄鼠求愛時的尖叫。科學家說,它們看起來就像是20世紀70年代迪斯科舞廳中的男子。

    不過,變異雌鼠行為並非完全「男性化」。它們仍以雌性方式與雄鼠交配,而且與普通雄鼠不同,它們不攻擊雄鼠。

    一旦這些變異雌鼠產下幼崽,它們隨即又變得像「不負責任」的雄鼠。普通雌鼠產崽後一般花80%的時間留在窩中照顧幼鼠,並拒絕與雄鼠親熱。但變異雌鼠在幼鼠出生約2天后就會離開巢穴,拋棄所有幼鼠,而且容易「另尋新歡」。

    「這些結果令人吃驚,」研究團隊負責人、美國哈佛大學分子和細胞生物學教授凱茜·迪拉克說,「沒人想到這樣一個簡單的基因突變能讓雌鼠行為變得和雄鼠相似。」 

    為了驗證是否TRPC2的缺失導致了這種情況,研究人員將一群成年雌性小鼠的犁鼻器全部移除。結果發現,同樣的現象再次發生這些雌鼠像變異雌鼠一樣,變得行為異常。 

    法新社5日評論說,許多專家幾十年來試圖以腦部結構差異解釋兩性行為差別,但迪拉克等人的發現揭示出,至少就老鼠而言,雌雄兩性腦部結構並無不同。 迪拉克說,「從更廣意義上來說,它表明,雌性老鼠的腦部結構完全能使其產生雄性行為」,只不過這種功能被「犁鼻器」所限制。 

    密西根州立大學的神經學家Marc Breedlove說,此次研究令人驚訝,只有一點小小的改變,雄性行為就完全在雌性身上表現出來。關於此次發現是否可以應用於其它物種身上,目前尚不清楚。

    Dulac表示,不同的物種會使用不同的感受策略去了解世界。噬齒動物主要應用生化信息素調節性行為,而靈長類動物及人類則更多地偏重於視覺特徵。針對老鼠的這一發現並不能直接套用在人類身上,僅能開闊男女行為差別研究的思路,因為人和其他高級靈長類動物沒有「犁鼻器」。

原始出處:

 Hug it out.
Two female mice lacking VNOs get cozy.

Nature advance online publication 5 August 2007 | doi:10.1038/nature06089; Received 15 May 2007; Accepted 17 July 2007; Published online 5 August 2007

A functional circuit underlying male sexual behaviour in the female mouse brain

Tali Kimchi1, Jennings Xu1 & Catherine Dulac1

Department of Molecular and Cellular Biology, Howard Hughes Medical Institute, Harvard University, Cambridge, Massachusetts 02138, USA

Correspondence to: Tali Kimchi1Catherine Dulac1 Correspondence and requests for materials should be addressed to C.D. (Email: dulac@fas.harvard.edu) or T.K. (Email: kimhi@fas.harvard.edu).

Abstract

In mice, pheromone detection is mediated by the vomeronasal organ and the main olfactory epithelium. Male mice that are deficient for Trpc2, an ion channel specifically expressed in VNO neurons and essential for VNO sensory transduction, are impaired in sex discrimination and male–male aggression. We report here that Trpc2-/- female mice show a reduction in female-specific behaviour, including maternal aggression and lactating behaviour. Strikingly, mutant females display unique characteristics of male sexual and courtship behaviours such as mounting, pelvic thrust, solicitation, anogenital olfactory investigation, and emission of complex ultrasonic vocalizations towards male and female conspecific mice. The same behavioural phenotype is observed after VNO surgical removal in adult animals, and is not accompanied by disruption of the oestrous cycle and sex hormone levels. These findings suggest that VNO-mediated pheromone inputs act in wild-type females to repress male behaviour and activate female behaviours. Moreover, they imply that functional neuronal circuits underlying male-specific behaviours exist in the normal female mouse brain.

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