ОБОНЯТЕЛЬНЫЕ СИГНАЛЫ КАК ФАКТОР В ПРЕКОПУЛЯЦИОННОЙ РЕПРОДУКТИВНОЙ ИЗОЛЯЦИИ БЛИЗКОРОДСТВЕННЫХ ВИДОВ ДОМОВЫХ МЫШЕЙ

1

• Авторы
• Файлы

Амбарян A.В. Вознесенская А.Е. Котенкова Е.В. Вознесенская В.В. Статья в формате PDF 306 KB

Согласно биологической концепции вида в основе видообразования лежит формирование репродуктивной изоляции между близкородственными видами. Распознавательная концепция, в отличие от биологической, придает особое значение не механизмам изоляции, а механизмам интеграции особей одного вида, в частности, видоспецифической системе распознавания пoлoвых партнеров. В рамках двух этих концепций изучение формирования и функционирования механизмов изоляции необходимо для объяснения и понимания становления видов в процессе эволюции. В настоящее время исследование рецепторных механизмов действия обонятельных сигналов, лежащих в основе сохранения целостности вида, находится на начальной фазе изучения. Одной из модельных групп для изучения процессов видообразования служат домовые мыши надвидового комплекса Mus musculus s.l. Домовые мыши включают формы, находящиеся на разных стадиях дивергенции, что наряду с относительно хорошей изученностью генома, делают эту группу уникальным объектом среди Myomorpha для изучения механизмов изоляции, их развития в фило- и онтогенезе.

Целью исследования являлось изучение роли физиологических механизмов прекопуляционной изоляции у близкородственных видов домовых мышей надвидового комплекса Mus musculus s.l. Были поставлены следующие задачи: сравнительный анализ активации рецепторных клеток вомероназального органа (ВНО) самцов мышей в ответ на стимуляцию запахом эстральной самки своего и чужого видов; сравнительный анализ прохождения обонятельных сигналов особей своего и близкородственных видов от выстилки ВНО до структур центральной нервной системы.

В качестве метода, позволяющего визуализировать активные нейроны на срезах рецепторной ткани ВНО и ткани обонятельных луковиц (ОЛ) в ответ на стимуляцию, было использовано иммуногистохимическое окрашивание с применением первичных антител против белка Fos [1]. Объектами исследования были молодые пoлoвoзрелые самцы и самки следующих видов: M. musculus, M. spicilegus, M. domesticus. Для стимуляции основной и дополнительной обонятельных систем самцов экспонировали к подстилке эстральной самки своего или чужого вида на протяжении 40 мин. в прерывистом режиме. Для оценки ответа на уровне рецепторной ткани ВНО самцов экспонировали к подстилке эстральной самки своего или чужого видов на протяжении 90 мин. Окрашивание осуществляли по стандартному протоколу с использованием первичных антител производства «Santa Cruz Biotechnology» (c-fos(4), sc-52 в разведении 1: 500). Для визуализации и подсчета Fos позитивных клеток был использован микроскоп Nikon© eclipse E400, соединенный с цифровой фотокамерой (Nikon© Coolpix 990). Обработку снимков производили с помощью программ ImageJ (NIH) и Рinnacle studio 8. Моча и другие выделения эстральной самки, которые содержит подстилка, имеют сложный химический состав и включают как летучие соединения, так и вещества с высокой молекулярной массой. Рецепторами нейронов базальной части ВНО воспринимаются соединения белково-пептидной природы, а рецепторы, экспрессирующиеся в апикальной части ВНО ближе к просвету органа, способны связывать как летучие соединения, так и вещества с относительно высокой молекулярной массой (нелетучие) [4].

В ответ на экспозицию подстилки самки M. domesticus в эструсе самцу своего вида (n = 20) Fos-иммунореактивность (ИР) в рецепторной ткани ВНО была зарегистрирована как в базальной зоне, так и в апикальной, что соответствует многокомпонентности сигнала. Основная часть Fos-позитивных клеток локализована в ростральной части ВНО. Округлая форма и расположение Fos-позитивных элементов на срезах ВНО позволяет идентифицировать их как ядра рецепторных нейронов ВНО [2, 3]. В ВНО самцов домовой мыши, экспонированной к подстилке нерецептивной самки, Fos-ИР выражена крайне слабо. На срезах рецепторной ткани ВНО контрольных животных, Fos-позитивные клетки отсутствовали (n = 10). В ответ на экспозицию подстилки самки M. spicilegus в эструсе самцу M. domesticus (n = 8) ИР к белку Fos была зарегистрирована, главным образом, в слое опopных клеток, а не рецепторных. Специфический паттерн активации в сенсорном эпителии отсутствовал. В ответ на экспозицию подстилки самки M. spicilegus в эструсе самцу своего вида (n = 8) была выявлена Fos-ИР в рецепторной ткани ВНО преимущественно в базальной зоне. Таким образом, паттерн активации в рецепторной ткани ВНО самцов этих двух видов в ответ на стимуляцию запахом рецептивной самки своего вида имел различия. Отсутствие специфического паттерна активации в рецепторной ткани в ответ на стимуляцию запахом чужого вида, по-видимому, может объясняться различным химическим составом, т.е. видоспецифичностью соединений феромональной природы, выделяемых рецептивной самкой. Экспозиция самцам подстилки самки в эструсе, как своего, так и чужого вида, вызывала активацию нейронов основной ОЛ как в слое гломерул, так и в слое митральных клеток. Причем четкая активация прослеживалась в ростральной и в каудальной частях ООЛ. В ответ на экспозицию самцам подстилки эстральной самки своего вида регистрировался четкий паттерн активации в каудальной части дополнительной обонятельной луковицы (ДОЛ) - в области проекций от базальной зоны ВНО, где экспрессируются рецепторы, предположительно участвующие в восприятии соединений с высокой молекулярной массой [4], у самцов всех трех исследованных видов. В то же время в ответ на экспозицию подстилки эстральной самки M. spicilegus самцам M. musculus и M. domesticus не было зарегистрировано ИР к белку Fos в ДОЛ. Запах эстральной самки чужого вида не вызывал активации как на уровне рецепторной ткани, так и на уровне соответствующей проекционной зоны ДОЛ. Таким образом, первичный сенсорный анализ биологической значимости сигнала протекает на уровне рецепторной ткани. Это подтверждает точку зрения, согласно которой система ольфакторной коммуникации двух филогенетических групп (синантропных и дикоживущих видов домовых мышей) существенно различается. На основании результатов данного исследования, а также ранее проведенных опытов [5, 6] можно сделать заключение, что не скрещивающихся в природе симпатрических видов домовых мышей прекопуляционная репродуктивная изоляция обеспечивается ее многократным дублированием на разных уровнях организации: от различий в поведении до разницы в рецепторном коде сигнала.

Исследования поддержаны РФФИ 10-04-01599.

Список литературы

1. Sheng M., Greenberg M.E. The regulation and function of c-fos and other immediate early genes in the nervous system // Neuron. - 1990. - Vol. 4, № 4. - P. 477-485.
2. Vaccarezza O.L., Sepich L.N., Tramezzani J.H. The vomeronasal organ of the rat // J. Anat. - 1981. - Vol. 32,
   № 2. - P. 167-185.
3. Adams D.R. Fine structure of the vomeronasal and septal olfactory epithelia and of glandular structures // Microsc. Res. Tech. - 1992. - Vol. 23, № 1. - P. 86-97.
4. Rodriguez I., Feinstein P., Mombaerts P. Variable patterns of axonal projections of sensory neurons in the mouse vomeronasal system // Cell. - 1999. - Vol. 97. - P. 199-208.
5. Амбарян А.В., Котенкова Е.В. Сравнительный анализ пoлoвoго поведения домовых (Mus musculus) и курганчиковых (Mus spicilegus) мышей // Успехи современной биологии. - 2008. - Т. 128, №5. - С. 199-214.
6. Вознесенская А.Е., Амбарян А.В., Ключникова М.А., Котенкова Е.В., Вознесенская В.В. Механизмы репродуктивной изоляции у домовых мышей надвидового комплекса Mus musculus s. iato: от поведения к рецепторам // ДАН. - 2010. - Т. 435, № 3. - С. 417-419.

---