那些不怕猫的老鼠,可能是这个器官退化了
老鼠和貓,就是天生的冤家。如果貓在附近,有的老鼠即使還沒看到貓的身影,也會拔腿就跑。
這是為什么呢,難道老鼠能聞出貓的氣味?
圖片來源:bbc.com
老鼠有兩個嗅覺器官可以聞到東西,一個就是我們所熟知的鼻子,另一個則是犁鼻器(Vomeronasal organ,縮寫 VNO)。
犁鼻器圖片來源:Wikipedia
什么是犁鼻器呢?
簡單來說,犁鼻器是鼻腔前面的一對盲囊,它上面也有化學感受器,只不過犁鼻器上的化學感受器和鼻子上的化學感受器功能不太一樣。普通鼻子是用來聞可揮發性性化學物質的,聞一聞臭不臭,香不香,臭的一般就不能吃了。而犁鼻器則是用來聞一些不揮發物質的,比如費洛蒙(pheromone)。費洛蒙是一種在同種生物間傳遞的化學訊息,就是同類用來社交的“語言”。對動物來說,費洛蒙傳遞了雌性動物是否進入了適合繁衍的發情狀態訊息。
蛇的犁鼻器圖片來源:Wikipedia
當然,除了用于交配,費洛蒙還有其他社交功能,這里就不一一介紹了。
對于人類來說,犁鼻器已經高度退化了,只有少數人還有這一器官。不過,即便還擁有這一器官,研究也沒有發現犁鼻器的功能有其他動物那么強大。
回到老鼠這一話題,既然犁鼻器可以用來傳遞同類的化學信息,那它可不可以嗅出貓的化學信息呢?于是科學家做了一個實驗,他們將混有貓唾液、大鼠尿液(大鼠是會吃小鼠的)、蛇皮精華液的棉球投入到裝有老鼠的籠中,籠中有長著犁鼻器的正常小鼠,也有沒了犁鼻器的突變小鼠。
結果,正常的老鼠好像感受到了捕食者一樣,馬上蜷縮到角落里,而那些突變的老鼠則一點也不害怕。即使把已經麻醉的活大鼠丟到籠子里,結果也一模一樣。那些突變的老鼠甚至過于放松警惕,蜷縮在大鼠旁邊睡覺。
感受到了危險氣息的老鼠蜷縮在一個角落里(圖片來源:文獻1)
同時,科學家還給老鼠的神經元經行了染色標記,當神經元被激活時,染料就會發光。科學家發現,當有犁鼻器的老鼠感受到棉球里的物質的時候,與犁鼻器相關聯的神經元就會被激活。這下,科學家就確定了犁鼻器是可以感受到捕食者,也就是貓的氣味了。
被染色的神經元(圖片來源:參考文獻1)
那么具體是什么化學物質讓老鼠害怕呢?
科學家將組成捕食者氣味的化學物質全分離出來,然后分別混入棉球上,再丟入籠子里,看是哪一個才是讓老鼠感到害怕的“恐懼氣味”。結果,只有一種物質讓老鼠產生了恐懼,一種叫 Mups (major urinary proteins)的尿蛋白。
Mups 是一種在許多動物尿液或其他分泌物存在的小分子蛋白質,含量很少。如果你的尿檢中發現尿蛋白含量過高,就要警惕自己是不是腎臟出問題了。不同的動物體內尿蛋白類型都不太一樣,即使親緣關系較近,比如小鼠和大鼠,它們的尿蛋白種類也不太一樣。
小鼠的一個 Mups 結構(圖片來源:wikipedia)
而貓的 Mups 也不一樣。正是因為 Mups 這種獨特性,才讓老鼠感知到了貓的存在。所以說,正是老鼠的犁鼻器嗅到了貓的 Mups,才會害怕。但到底 Mups 是如何作用于神經元的,它的機制是怎么樣的,這些還是有待研究的。
作為一種警告的信號,Mups 蛋白無色無味,并且看不到,從進化的角度來看,是很有用的。如果大老遠就能感受到捕食者的氣息,對于老鼠來說,其生存能力就得到大大地增強。
原來真的有種味道叫恐懼。
人類的犁鼻器退化了,不能聞到危險的信號了,但人類的視覺卻比老鼠強很多,現在人類已經進化成非常依賴視覺的動物了。
參考文獻:
Papes, F., Logan, D. W., & Stowers, L. (2010). The Vomeronasal Organ Mediates Interspecies Defensive Behaviors through Detection of Protein Pheromone Homologs. Cell, 141(4), 692–703. doi:10.1016/j.cell.2010.03.037
https://en.wikipedia.org/wiki/Vomeronasal_organ
總結
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