Bunken med bomulls- og hamster-sengetøy stiger og faller jevnt, som om de to prærievolvene som snugglet seg under puster inn unisont. I naturen ville disse "potetgull av prærien" være heldige som kunne glede seg over noen måneders selskap av et partnerskap: Deres snackbare størrelse gjør dem populære blant vinger, hauker og slanger. Men her i avlsburene på Atlanta's Yerkes National Primate Research Center, kan volene forvente to eller tre år med lykksalig samliv, og kaste ut kull med en hastighet på en måned.
Relatert innhold
- Dette er din hjerne på farskap
"Livet er bra, " sier Larry Young, en Yerkes-forsker som har studert voles i nesten to tiår. “De har en kamerat. Hekker materialer. Ingen parasitter. All kaninmat de kunne ønske seg. ”
Voles kan se ut som animerte pompomer med skinnende, våkne øyne for deg og meg, men Young og kollegene ser dem som nøkkelen til å forstå noen av menneskets mest ømme og mystiske impulser: hvorfor vi bryr oss om partnerne våre, kutter barna våre, til og med sørger våre døde. Ordet "vole" er tross alt et anagram for "kjærlighet."
"Arbeidet mitt er sentrert rundt dette sentrale spørsmålet: Hvorfor samhandler vi med andre slik vi gjør?" Sier Young. Svaret, etter hans mening, kommer nesten alltid ned på nevrokjemi, men det er ikke et enkelt emne å studere. Forskere kan ikke tukle mye med hjernen til mennesker eller andre levende primater, og døde bruker ikke mye. Mange molekylære undersøkelser av sinnet har, på bedre eller verre, fokusert på den hvite laboratoriemusen, men Young avviser denne dyremodellen som "en pose med mutasjoner." Etter et århundre med innavl for medisinsk forskning, er den altfor fjernet fra naturen .
Vollen er nært beslektet med lemmingen og ligner en hamster. (Joel Sartore / National Geographic Creative) 
I motsetning til 97 prosent av pattedyrene, er volum monogame, og danner bindinger som varer lenge etter parring (ofte for livet, om enn en kort). (Joel Sartore / National Geographic Creative) 
En mannlig præriestol stikker av sin kvinnelige partner, og tilbringer mer enn 60 prosent av tiden sin i reiret med valpene. (Todd Ahern) 
Larry Young har studert voles i nesten to tiår. Tidligere arbeid undersøkte hvordan gener driver atferd hos whiptail-øgler. (Med tillatelse av Larry Young) 
Ved å studere voles har Larry Young lært at bare en håndfull molekyler orkestrerer våre sosiale interaksjoner. (Med tillatelse Larry Young) 
Prairie voles hekker vanligvis i underjordiske huler. De klemmer gress på overflaten for å lage et nettverk av stier som er to centimeter brede og opptil 80 fot lange. (Yva Momatiuk And John Eastcott) 
Prairie voles lever i gressrike habitater med tørr jord. Rik bunnstrø er et pluss; volene bruker det for å skjule sine nettverk av stier. (Yva Momatiuk og John Eastcott) Vollen, nært beslektet med lemminger og som ligner hamstere, er et mye nyere eksperimentelt emne: De første prærievolvene som var konstruert for å ha gener fra en annen art, kom på scenen først i 2009. (De glødet grønt fordi de var merket med et lysstofflysmanetprotein ment å visuelt signalisere at DNA-overføringen hadde fungert.) I 2012 leste forskere først opp DNA i voles ’genetiske instruksjonsbok, eller genom. Og selv om gnageren på noen måter er en buktannet burker som alle andre, noen ganger betraktet som en skadedyr av gartnere, viser den sosiale trekk som vi tenker på som dypt menneskelige.
Mest bemerkelsesverdig er voles - i motsetning til 97 prosent av pattedyr - monogame, og danner bindinger som varer lenge etter parring (ofte for livet, om enn en kort). "Mann og kvinne kommer sammen, mannlige baner kvinnen slik at hun går i estrus, og de parer seg, " forklarer Young. "Og så skjer det noe i tiden da de parer seg, og i timene etter det, slik at de to dyrene har bundet seg og de vil være sammen alltid." I stedet for å overlate etterfølgende babyer til skjebnen, holder hannene seg rundt for å oppdra dem . Hunnen forventer tydeligvis denne oppfølgingen, og gir henne fyren i halsen hvis han ikke gjør sitt. Og når en partner dør, opplever voles noe som ligner på sorg.
Kanskje mest spennende av alt, fra et vitenskapelig perspektiv, har prærievolder nesten identiske søskenbarn kalt engengvolder som ikke deler noen av de sosiale bevissthetene deres. Ved å sammenligne de trofaste gnagere med sine promiskuøse doppelgängere, håper Young og hans kolleger å avsløre nevrale kretsløp bak prærien voles monogame tendenser. "Prærievolvene ønsker sosial kontakt, og engvolvene ikke, " sier Young.
En "ekstraordinær gave til vitenskapen" er hvordan Thomas Insel, leder for National Institute of Mental Health og en pioner innen vole studier, beskriver critters. "Eksperimentet er allerede gjort av naturen, " sier han. “Hva er resultatene? Hva ble genetisk modifisert i hjernen for å få denne forskjellen i atferd? ”
For å finne ut av det, bruker Young et svimlende sofistikert sett med biomolekylære verktøy, fra genetisk sekvensering til transkriptomikk.
Men kan et dyr som er så ydmykt som prærievollen, bare nylig rekruttert fra USAs sletter, virkelig ha hemmeligheter å dele om menneskelige forhold som utroskap, og kanskje til og med sosiale lidelser som autisme? Absolutt, sier Young, som selv begynte livet som en provinsiell skapning, født "en kilometer langs en grusvei" i sand- og furulandet Sylvester, Georgia. (Han holder fortsatt en hytte der, hvor han tåker sitifiserte doktorgradsstudenter via geiteskinn og annen praksis.) Han hadde aldri hørt om DNA før etter videregående. En del av interessen hans for vass oppførsel og hjernestruktur ser ut til å stamme fra nysgjerrighet rundt hans egen livsvei: ekteskap, skilsmisse, gjengifte, fem barn og et pågående kjærlighetsforhold til nevrovitenskap som har tatt ham langt fra sine landlige røtter.
***
Prærievollen fanget først vitenskapens blikk på 1970-tallet, da pattedyren Lowell Getz startet en rutinemessig befolkningsundersøkelse i alfalfa-felt og blågrasbeite nær University of Illinois i Urbana-Champaign, der han underviste på den tiden. For å ta kanten av temperaturer i løpet av natten, holdt han og andre forskere noen ganger Jack Daniel's i studien skur sammen med databladene og andre materialer. Alkoholen var til forskernes eget forbruk; smakstester siden har vist at prærievolum som brennevin og utvannet whisky faktisk kan ha vært god vals agn.
Sprukket mais fungerte godt nok i fellene, men forskerne la merke til noe uvanlig. Prairie voles dukket ofte opp i par, ofte en hann og en kvinne. Noen ganger ville forskerne snare den samme duoen flere måneder etterpå. Disse parene utgjorde rundt 12 prosent av voksenprisene for voksne prærier, sammenlignet med bare 2 prosent blant andre fangede personer. For å finne ut hva som skjedde, utstyrte Getz et dusin prærievolpar med miniatyrradiokrager drevet av høreapparatbatterier. Ved å spore bevegelsene sine gjennom det tette gresset, oppdaget han at 11 av de 12 “parene” bodde mer eller mindre permanent i underjordiske tettsteder, en oppførsel som nesten ikke ble hørt blant gnagere. Begge medlemmene av det 12. paret hadde andre partnere i separate kjærlighets rede. Getz hadde tilsynelatende tatt til fange de to midtforsøkene.
Forbløffet tok han funnene sine til Sue Carter, en kollega ved University of Illinois som jobbet med hamsterendokrinologi. Kvinnelige hamstere slakter rutinemessig og spiser sine seksuelle partnere. "Det var det jeg trodde var normalt, " husker Carter. Hun var uforberedt på voles 'tilknytning til partnerne deres, eller det som viste seg å være langvarige og lidenskapelige parringsøkter ("Vi måtte legge dem på time-lapse-video. Ingen kunne sitte der i 40 timer!").
Men hva gjør vedlegget så sterkt? Hvordan smiler et par nøyaktig sitt bånd? Carter og andre ble etter hvert hjemme i den kjemiske messenger oksytocin - også et hormon som er assosiert med oppfatningen av sosiale ledetråder, fødsel og mødring av mødre. Da en kvinnelig prærievold fikk en oksytocininjeksjon i hjernen hennes, kramet hun seg mer med partneren og dannet sterkere bindinger. Et annet hormon, vasopressin, relatert til territorialitet, har vist seg å fremme parbinding hos menn.
Kanskje, forskere foreslo, hadde evolusjonen piggybacked på veletablerte nevrale kretsløp. Hvis hormonene som var ansvarlige for mors atferd hos kvinner og territorialitet hos menn ble frigitt under sex, kunne de fremme denne nye båndet mellom mann og kvinne. Prairie vole sex, for eksempel, involverer en uvanlig mengde vaginal-cervikal stimulering - sannsynligvis en tilpasset oppførsel som utløser oksytocinfrigjøring normalt forbundet med fødsel. I stedet for å binde seg med en baby, binder hunnen med partneren sin.
Påfølgende studier viste at i motsetning til de bindingsvisende engvolumene, har prærievolum oksytocin- og vasopressinreseptorer i områder i hjernen assosiert med belønning og avhengighet. Voles 'hjerner er rigget for å knytte belønningen for sex med tilstedeværelsen av en bestemt partner, akkurat som "en rusmisbruker lærer en assosiasjon med narkotikautstyr når han blir høy, så til og med sprekkerøret hans blir lystbetont, " sier Young. Han mener at menneskers paringstil ansikt-til-ansikt-stil, som fremhever en partners unike fysiske funksjoner i belønningens øyeblikk, sannsynligvis også tjener til å sementere en behagelig forbindelse med et enkelt individ.
Voldbindingsstudiene på begynnelsen av 1990-tallet fascinerte Young, som hadde oppdaget molekylærbiologi på college. Etter endt utdanning forsket han på et laboratorium i Texas som studerte kjønnsbøyende piskegrisadyr, hvis svingende hormoner lar dem skifte mellom mannlig og kvinnelig oppførsel. Han fant ut at han kunne endre oppførselen deres dramatisk ved å injisere dem med et eller annet hormon. Da han dro til Yerkes, ved Emory University, tok han med seg forskjellige teknikker som også kunne tyde genaktivitet. I det første eksperimentet i sitt slag i disse krysserne satte Youngs team et prærie-vollengen som koder for en vasopressinreseptor i et virus, og injiserte deretter viruset i belønningssentrene i engvollenhjerne. Poenget? For å se om det fremmede DNAet vil endre engens oppførsel. Det gjorde det: Da dyrene vokste opp, begynte de å vise parbinding atferd. "Vi forvandlet en engvegg til en prærievol, oppførselvis, " sier han.
Lenge før han begynte på sitt vallearbeid, forsto Young kraften i parforbindelsen: Han giftet seg med kjæresten på ungdomsskolen på 18-årsdagen. Nå forstår Young at enhver parbinding avhenger av en serie gener og hjernekjemikalier, sannsynligvis arbeider sammen med oksytocin og vasopressin. Hans siste foray dreier seg om transkriptomikk, et felt fokusert på messenger RNA, det genetiske materialet som er ansvarlig for å skaffe informasjon fra en cells DNA til dets proteinproduksjonsmaskineri. Mens DNAet til hver celle i kroppen forblir det samme, endres nivået av proteiner produsert ved oversettelse av det DNA fra ett minutt til det neste. Youngs laboratorium forsøker å se hvordan messenger RNA svinger når den mystiske prærie vole par-bindingen er smidd. Forskere "ofrer" dyrene på forskjellige stadier i bindingsprosessen, og trekker deretter ut mRNA. Hvis mRNA-signalet indikerer at gener er aktive under parring i prærievolum men ikke engvolder, blir disse genene kandidater til studie. "Vi kan designe eksperimenter for å manipulere disse genene, " sier Young, "og bestemme om de er involvert."
På samme måte er han ivrig etter å se på det nylig sekvenserte prærievollen ved siden av engens vole genom, for å finne forskjeller som er verdige til videre undersøkelse. Utfordringen kommer i å få datamaskiner til å sammenligne og kontrastere en så enorm mengde genetisk informasjon.
"Det ligger 50 års arbeid foran oss, og mye vi ikke vet, " sier han.
***
Her er en skitten liten hemmelighet: Prairie voles er sosiale, men ikke seksuelt, monogame. Som med menneskelige romanser, utelukker ikke parbinding det forskerne kaller opportunistisk utroskap, noe som fremgår av Getzs to-tidsbestemte 12. par. Denne utroskapen betyr at mange menn blir unge utenfor reiret - og ved et uhell kan ende opp andres babyer. (Omtrent 10 prosent av de unge kommer fra en far som ikke er morens viktigste forhandler.) Og akkurat som i den menneskelige datingsbassenget, er det ikke noen menn som binder sammen i det hele tatt. Disse fotløse individene er kjent som "vandrere."
En av Youngs påstander om berømmelse er å kartlegge en genetisk forskjell mellom karriereutdanningene og de hengivne partnerne. Det finnes i en del av et vasopressinreseptorgen kalt en mikrosatellitt, repetitivt genetisk materiale som i lang tid ble kalt "søppel-DNA." Hanner med en lang versjon av mikrosatellitten er overlegne parbindere, fordi de har flere reseptorer i visse hjerneområder, mens menn med en kortversjon kan forbli uten tilknytning.
Lignende variasjon kan også ha betydning blant mennesker. Svenske forskere genotype nesten 2000 voksne og spurte dem om forhold. Menn med to eksemplarer av en spesifikk versjon av et vasopressinreseptorgen hadde dobbelt så stor sannsynlighet for å rapportere en krise i ekteskapet det siste året som menn med en eller null eksemplarer. Partnerne deres uttrykte også mindre tilfredshet. Young har ikke fått analysert sitt eget gen: "Jeg vil ikke vite det, " sier han.
Det han vil vite, handler mer om hva som gjør at prærievolumene er forskjellige fra hverandre. Kan tidlige livserfaringer gjøre en forskjell? Og kunne den forskjellen belyse menneskelig atferd og sosiale lidelser?
Katie Barrett, en doktorgradsstudent i Youngs laboratorium, henter på seg flere hansker mens hun leder meg inn i et rom fullt av voksne mennesker. "De er bitere, " sier hun som en forklaring. De mannlige voles i rommet, som hver og en streker rundt i kammerarenaer i stedet for vanlige bur, er i midten av en partner-preferansetest, grunnlaget for mye av vole-forskning. Sammen med hannen er kvinner, krage med glidelås i plast, bundet i motsatte ender av hver arena. En kvinne er hannens kamerat, og en annen er en komplett fremmed. Selv om han kanskje parer seg med begge deler, bør en godt bundet hann bruke mye mer tid på å kose seg med partneren sin. Et dataprogram analyserer bevegelsene til den småpusete lille kroppen hans, og legger opp minuttene.
Barrett har funnet at babyvolder isolert fra slikking og pleie av foreldre, et samspill kjent for å stimulere oksytocinproduksjon, har problemer med å binde seg til fremtidige kamerater - men bare hvis de isolerte volumene også har en relativt lav tetthet av oksytocinreseptorer i belønningsområder i hjerne. Hun gjennomfører tester for å finne ut om et oksytocinforsterkende medikament kan beskytte de forsømte dyrenes sosiale fremtid. “Kan du gripe inn tidlig i livet og beskytte mot dette resultatet?” Spør Barrett.
Tidligere arbeid hadde vist at effekten av oksytocin var sterkere hos kvinner enn hos menn, men i dagens test ble menn som ble behandlet som unger bundet ganske godt. "Jeg hadde ikke forventet det, " sier Barrett. Frigjøring av oksytocin tidlig i livet ser ut til å bygge en sterkere sosial hjerne hos begge kjønn.
***
Voles, og ved utvidelse av oksytocin, har begynt å fange fantasier mer utbredt, selv om utfallet noen ganger er tullete. Det er selvhjelpsboka Make Love Like a Prairie Vole: Six Steps to Passionate, Plentyful and Monogamous Sex, så vel som en duft kalt "Liquid Trust", en syntetisk oksytocin-spray markedsført for både "singler" og "selgere". Selv om sprayen fungerer (og han ikke sier at den gjør det), påpeker Young selvfølgelig, ville brukeren inhalerer mye mer av hormonet enn noe potensielt mål: "Hvem kommer til å ende opp med å stole på hvem?" Ler han.
Men noen menneskelige bruksområder er ganske alvorlige. En av Youngs hovedinteresser er autismeterapier. "Autisme er en forstyrrelse der sosiale signaler ikke er like fremtredende, barna er ikke motiverte til å samhandle med andre og har vanskeligheter med å lese følelser, " påpeker han. "Alle disse sosiale tingene virker oksytocin å stimulere." Allerede syntetisk oksytocin, administrert gjennom nesen, brukes til eksperimentelle behandlinger relatert til autisme.
Det er imidlertid god grunn til å være forsiktig med oksytocins helbredende krefter. "Etter min egen mening har det ikke kommet nok foreløpige data fra dyr, " sier Karen Bales, som studerer sosial binding ved University of California, Davis, og bekymrer seg for konsekvensene av å utsette utvikle hjerner for molekylet. Bales og hennes kolleger har funnet at eksponering for oksytocin kan hemme par-binding senere, spesielt i hannvolder. Og selv om noe arbeid, inkludert i mennesker, viser at molekylet kan hjelpe sosialitet, finner andre ut at effekten avhenger av individet og situasjonen.
"Du må passe på for tidlig ekstrapolering, " sier Insel, fra National Institute of Mental Health. "Du vil være veldig forsiktig og ikke anta at vi er veldig, veldig store prærievolder."
Mindre kontroversielt er for øyeblikket Youngs arbeid innen sorgterapi. Han og en tysk kollega studerte nylig hva som skjer når voles og deres livspartnere blir skilt. I strenge stresstester, inkludert de som slapp gnagere i et beger med vann, slet de som nettopp hadde mistet en partner langt mindre enn de andre. I stedet fløt de passivt, og så ikke ut til å bry seg om de levde eller døde. På noen måter lignet symptomene deres på depresjon. "Når dyr danner denne parbindingen, blir de avhengige av den partneren, og når de mister partneren er det nesten som å trekke seg fra et stoff, " forklarer Young. “Det er en skadelig konsekvens av en evolusjonært nyttig ting. Det er kjærlighetssykdom. ”
Da forskere dissekerte de etterlatte dyrenes hjerner, fant de forhøyede nivåer av et kjemikalie som kalles kortikotropinfrigjørende faktor, eller CRF. Hvis de etterlatte dyrenes kjemiske reseptorer ble blokkert, oppførte folkene seg normalt og kjempet heftig for livet. "Det hjelper oss å forstå nevrokretsene som kan være involvert i depresjon generelt, " sier Young.
Han kjenner første gang smerten ved separasjon. For et tiår siden forlot hans første kone, hans partner siden videregående, ham og tok de tre barna sine med seg. I flere måneder fløt han i et metaforisk beger. "Jeg bodde i et hus uten møbler, " sier han. “Jeg sov på en liten barnemadrass. Jeg innså konsekvensene som skjer når du mister noen du er glad i, fordi jeg gikk gjennom det. I det øyeblikket, når du skal gjennom det, tenker du ikke på eksperimenter og ting - disse oppfordringene og stasjonene skjer bare. "
Young har siden fått sin fart igjen. Han grunnla nylig Center for Translational Social Neuroscience at Emory, som fokuserer på hvordan grunnleggende dyreforskning kan informere om nye behandlinger for menneskelige sosiale lidelser, og innkalte til et internasjonalt møte for vole-forskere. Et verdenskart på veggen på kontoret hans fremhever hvor langt han har reist fra Sylvester ”grusvei.” På en gal tur til Madagaskar, samlet han og andre forskere hjerneprøver av to nærbeslektede arter av kløver, et annet dyr med “ kjærlighet ”i navnet. Den ene arten er monogam og den andre ikke. Young håper å sammenligne nevrale ledninger med voles.
Kanskje mest betydelig er han også sammenkoblet igjen, denne gangen med en annen nevrovitenskapsmann. Under middagen diskuterer han og partneren de finere poengene med hormonarbeidet hans og hvordan det forholder seg til den menneskelige tilstanden. Genetikk og hjernekjemi kan forme ethvert forhold, men de lager ikke magi på egenhånd. "Jeg må fremdeles huske jubileet, " sier han. "Jeg må fremdeles kjøpe blomstene."
