Vad gör den gamla fältmusen orubblig monogam under hela sitt liv medan dess närmaste gnagarsläktingar är promiskuösa? Svaret kan vara en tidigare okänd hormongenererande cell, enligt en ny studie publicerad online idag i Nature från forskare vid Columbias Zuckerman Institute.

"Hormonet från dessa celler upptäcktes faktiskt först hos människor för många decennier sedan, men ingen visste riktigt vad det gjorde", säger Andrés Bendesky, MD, Ph.D., en huvudforskare vid Columbias Zuckerman Institute. "Vi har upptäckt att det kan främja näring hos möss, vilket ger oss en uppfattning om vad det kan göra hos människor."

Den nya studien undersökte två arter av möss. Det ena är det vanligaste däggdjuret i Nordamerika - hjortmusen (Peromyscus maniculatus), som sträcker sig från Alaska till Centralamerika. Den andra, gammalfältsmusen (Peromyscus polionotus), lever i Florida och Georgia och är lite mindre och väger ungefär 13 gram jämfört med rådjursmusens 18 gram.

Mer än 100 år av tidigare forskning har visat att mössarterna beter sig på slående olika sätt. Medan rådjursmusen är promiskuös – även en enda kull valpar kan ha fyra olika fäder – kompisar den gamla fältmusen för livet.

Men tidigare arbete föreslog också att dessa arter är evolutionära syskon, baserat på likheter i deras skallar, tänder och andra anatomiska egenskaper, såväl som deras genetik. För att ta reda på varför dessa nära mussläktingar beter sig så olika, undersökte forskarna deras binjurar.

"Detta organpar, som ligger i buken, producerar många hormoner som är viktiga för beteendet", säger Dr Bendesky, som också är biträdande professor i ekologi, evolution och miljöbiologi vid Columbia University. "Dessa inkluderar stresshormoner som adrenalin, men också ett antal könshormoner."

Binjurarna hos dessa möss visade sig häpnadsväckande olika i storlek. Hos vuxna är binjurarna hos monogama möss ungefär sex gånger tyngre än hos promiskuösa möss (efter justering för skillnader i kroppsvikt mellan arterna).

"Denna extraordinära skillnad i storleken på ett inre organ mellan sådana närbesläktade arter är aldrig tidigare skådad," sa Dr. Bendesky.

Genetisk analys av binjurecellerna visade att en gen, Akr1c18, såg mycket mer aktivitet i de monogama mössen än i de promiskuösa gnagarna. Enzymet som denna gen kodar för hjälper till att skapa ett föga studerat hormon som kallas 20⍺-OHP, som även finns hos människor och andra däggdjur.

Forskarna observerade att ökande av 20⍺-OHP-hormon ökade närande beteende hos båda musarterna. Till exempel skötte 17 % av de promiskuösa mössen som fick hormonet sina valpar och förde dem tillbaka till sina bon, medan ingen betedde sig så här om de inte fick hormonet.

"Detta är första gången vi hittade något som kunde öka föräldravården i den promiskuösa gruppen," sa Dr. Bendesky.

Normalt är dessa körtlar indelade i tre zoner. Men forskarna upptäckte att binjurarna hos de monogama mössen hade en fjärde zon.

"Vi kallade detta för zona inaudita, som är latin för 'tidigare ohörd zon', eftersom ingen någonsin har observerat den här typen av celler i ett annat djur", säger Natalie Niepoth, Ph.D., en medförfattare på studien som nu är senior forskare vid Regeneron.

I zona inaudita-celler fann forskarna att 194 gener, inklusive Akr1c18, var mycket mer aktiva jämfört med samma gener i andra binjureceller. Deras analyser identifierade också nyckelgener som ligger till grund för utvecklingen och funktionen av zona inaudita i gammalfältsmössen.

Denna helt oerhörda struktur utvecklades tydligen snabbt. Genetiska mutationer ackumuleras i genom med ungefär förutsägbara hastigheter över tiden. Genom att mäta antalet mutationer som skiljer dessa arter åt, uppskattade forskarna att denna nya celltyp utvecklats under de senaste 20 000 åren, "vilket bara är en ögonblink när det kommer till evolution", sa Dr. Bendesky.

Mycket är fortfarande osäkert om vad som driver utvecklingen av monogamt beteende. Ett argument tyder på att monogami kan öka chanserna att föräldrar kommer att samarbeta för att ta hand om sina avkommor, eftersom fäder är mer säkra på att de unga är deras.

Denna typ av lagarbete kan förbättra chanserna att avkomman kommer att överleva, särskilt när resurserna är begränsade, sa Dr. Bendesky. De nyfunna binjurecellerna främjar föräldrabeteende som är typiskt för monogami, noterade forskarna.

De nya rönen kan ge insikter när det gäller föräldrabeteende och utmaningar hos människor, föreslog Dr. Niepoth. Till exempel, hos möss omvandlas 20⍺-OHP ofta till en förening som mycket liknar molekylen allopregnanolon, som förekommer naturligt hos människor och som har godkänts av FDA som ett läkemedel för att hjälpa till att behandla den förlossningsdepression som människor ofta upplever efter förlossningen , sa Dr. Bendesky.

"Jag hoppas att vår studie motiverar ytterligare undersökning av kopplingen mellan 20⍺-OHP och föräldraskap hos människor", säger Jennifer R. Merritt, Ph.D., en medförsta författare på studien och postdoktor vid Bendesky-labbet. "Vi har så mycket att lära oss om vilken roll detta hormon spelar i mänskliga föräldrars beteende."

Mer information: Andres Bendesky, Evolution av en ny binjurecellstyp som främjar föräldravård, Nature (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07423-y. www.nature.com/articles/s41586-024-07423-y

Journalinformation: Natur

Tillhandahålls av Columbia University