Ученые установили пиявку как модель для изучения репродуктивного поведения
Исследователи из Калифорнийского технологического института (Caltech) и Калифорнийского университета в Сан-Диего (UCSD) обнаружили, что инъекция простого гормона пиявкам создает новый способ изучения того, как гормоны и нервная система работают вместе для создания видоспецифичного репродуктивного поведения.
Работа опубликована 11 марта в онлайн-издании журнала Current Biology.
Даниэль Вагенаар, старший научный сотрудник в Caltech и первый автор статьи, обнаружил, что инъекция определенного гормона медицинской пиявке (Hirudo verbana) вызывает серию движений, в точности имитирующих естественное репродуктивное поведение, включая стереотипное скручивание тела на 180 градусов.
Это скручивание, происходящее с периодом около пяти минут (что делает его одним из самых медленных поведенческих ритмов, за исключением суточных и годовых), служит для совмещения репродуктивных пор на вентральной (нижней) стороне одной пиявки с портами партнера, облегчая копуляцию. Без этого поведения копуляция была бы невозможна.
Отношение между активностью нервных клеток и поведением пиявки хорошо изучено, чему способствует простота её нервной системы, содержащей всего около 15 000 нейронов — на порядки меньше, чем у комара.
Вагенаар и его коллеги обошли нежелание пиявок демонстрировать репродуктивное поведение в лаборатории, вводя им гормон, встречающийся у самых разных животных. У людей и других млекопитающих два варианта этого гормона — вазопрессин и окситоцин — играют важную роль в репродуктивной физиологии и формировании парных связей. Пиявки также производят член этого семейства гормонов, называемый гирудотоцин. Исследователи обнаружили, что этот гормон играет роль в нормальном брачном поведении пиявок.
В течение нескольких минут после инъекции гирудотоцина пиявка демонстрирует различные элементы брачного поведения, даже находясь в одиночестве. Во время ухаживания пиявки широко открывают рот и исследуют тела потенциальных партнеров, проводя ртом по коже, одновременно скручивая тело штопором.
«Гирудотоцин производится пиявкой, но в обычных условиях он может присутствовать в очень малых количествах», — говорит Вагенаар. — «Вводя относительно большое количество гормона, мы, в некотором смысле, перегружаем систему».
Используя всё более редуцированные препараты пиявки (всё меньшие кусочки), ученые идентифицировали часть её центральной нервной системы, ответственную за генерацию брачного поведения. Они обнаружили, что даже изолированная центральная нервная система — в частности, ганглии (скопления тел нервных клеток), расположенные в репродуктивных сегментах пиявки — производит соответствующие нервные сигналы для генерации паттерна мышечной активности.
«Наш следующий проект — использование потенциал-чувствительных красителей для записи сигналов от большой части всех нейронов в репродуктивных ганглиях, чтобы найти те, которые участвуют в генерации и поддержании поведения», — добавляет Вагенаар.
Ученые полагают, что эти исследования устанавливают пиявку как новую модель для изучения того, как гормоны действуют на нервную систему для производства брачного поведения, и для расшифровки конкретных нейронных цепей, контролирующих это поведение.