一夫一妻制的秘密！Nature | 一种新型肾上腺细胞促进一些哺乳动物的忠诚之谜

在自然界中，忠诚与滥交并存，而灰背鹿鼠（Oldfield mouse）对伴侣的终身影忠，与近亲的滥交习性形成鲜明对比，这背后的奥秘一直令人好奇。

在一项新的研究中，来自哥伦比亚大学祖克曼研究所的研究人员指出，答案可能是一种以前未知的激素生成细胞。相关研究结果于2024年5月14日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Evolution of a novel adrenal cell type that promotes parental care”。

论文通讯作者、哥伦比亚大学祖克曼研究所首席研究员Andrés Bendesky博士说，“这些细胞产生的激素其实早在几十年前就在人类身上首次被发现，但没有人真正知道它的作用。我们发现它能激发小鼠的养育行为，这让我们对它在人类中的作用有了一个概念。”

这项新研究探究了两种小鼠。一种是北美数量最多的哺乳动物——拉布拉多白足鼠（Peromyscus maniculatus），从阿拉斯加到中美洲都有分布。另一种是灰背鹿鼠（Peromyscus polionotus），生活在佛罗里达州和佐治亚州，体型稍小，体重约为 13 克，而拉布拉多白足鼠的体重为 18 克。

此前 100 多年的研究已表明，这两种小鼠的行为方式截然不同。拉布拉多白足鼠是滥交动物，即使是一窝幼鼠也可能有四个不同的父亲，而灰背鹿鼠则是终生坚守一夫一妻制。

不过，先前的研究也已表明，根据头骨、牙齿和其他解剖学特征以及遗传学方面的相似性，这些物种在进化过程中是兄弟姐妹。为了找出这些近亲小鼠行为如此不同的原因，这些作者研究了它们的肾上腺。

Bendesky博士说，“这对位于腹部的器官分泌许多对行为很重要的激素。这些激素包括肾上腺素等应激激素，也包括一些性激素。”

事实证明，这两种小鼠的肾上腺大小差异惊人。成年后，一夫一妻制小鼠的肾上腺大约是滥交小鼠的六倍（在调整了物种间体重的差异后）。Bendesky博士说，“这些近亲物种之间内脏器官大小的巨大差异是前所未有的。”

图片来自Nature, 2024, doi:10.1038/s41586-024-07423-y

对肾上腺细胞的基因分析表明，基因Akr1c18在一夫一妻制小鼠体内的活性远远高于滥交啮齿动物。这个基因所编码的酶有助于产生一种鲜有研究的激素——20⍺-OHP，这种激素也存在于人类和其他哺乳动物体内。

这些作者观察到提高20⍺-OHP激素水平能促进这两种小鼠物种的抚育行为。例如，17%的滥交小鼠在给送这种激素后会梳理幼崽，并把它们带回自己的巢穴，而如果没有获得这种激素，则没有一只小鼠有这种行为。Bendesky博士说，“这标志着我们首次在滥交小鼠组中发现了可以增加亲代抚育的东西。”

通常情况下，小鼠的肾上腺分为三个区域。但是这些作者发现，一夫一妻制小鼠的肾上腺拥有第四个区域。论文共同第一作者Natalie Niepoth博士说，“我们把它叫做‘未知区（zona inaudita）’，拉丁文的意思是‘以前闻所未闻的区域’，因为从来没有人在其他动物身上观察到过这种类型的细胞。”

这些研究人员发现，在肾上腺未知区的细胞中，包括 Akr1c18 在内的 194 个基因比其他肾上腺细胞中的相同基因要活跃得多。他们的分析还发现了影响灰背鹿鼠肾上腺未知区发育和功能的关键基因。

这种完全闻所未闻的结构显然进化得很快。随着时间的推移，基因突变在基因组中以大致可预测的速度积累。通过测量区分这些物种的突变数量，研究人员估计这种新型细胞类型是在过去两万年内进化的，“就进化而言，这不过是一眨眼的功夫”。

关于一夫一妻行为进化的驱动因素，还有很多不确定因素。有一种观点认为，一夫一妻制可以增加父母合作照顾后代的机会，因为父亲更有信心孩子是自己的。Bendesky博士说，这种团队合作可以提高后代存活的几率，尤其是在资源有限的情况下。他们指出，这些新发现的肾上腺细胞促进了典型的一夫一妻制的养育行为。

Niepoth博士认为，这些新发现可能为人类的养育行为和挑战提供启示。Bendesky博士说，例如，在小鼠体内，20⍺-OHP通常会转化为一种与别孕烯醇酮（allopregnanolone）分子非常相似的化合物。别孕烯醇酮分子天然存在于人类体内，并已被美国食品药品管理局（FDA）批准作为一种药物，帮助治疗产后抑郁症。

论文共同第一作者、Bendesky实验室博士后研究员Jennifer R. Merritt博士说，“我希望我们的研究能促使人们进一步研究20⍺-OHP与人类养育子女之间的联系。关于这种激素在人类育儿行为中所起的作用，我们还有很多东西要学习。”

参考资料：

Natalie Niepoth et al. Evolution of a novel adrenal cell type that promotes parental care. Nature, 2024, doi:10.1038/s41586-024-07423-y.

Some Mice May Owe Their Monogamy to a Newly Evolved Type of Cell
https://zuckermaninstitute.columbia.edu/some-mice-may-owe-their-monogamy-newly-evolved-type-cell