Kivun arvoa on vaikea arvostaa, kun sitä itse tuntee, mutta useimmat elävät olennot eivät selviäisi ilman sitä. Kipu on merkki siitä, että jokin aiheuttaa haittaa kehollesi ja että sinun on ryhdyttävä toimiin.
Yksi tapa oppia kipureseptoreista on tutkia lajeja, joissa nämä reseptorit näyttävät puuttuvan. Esimerkkinä mainittakoon, että monet eläimet syövät säännöllisesti myrkyllistä ruokaa kärsimättä reaktioista, jotka aiheuttaisivat kipua muilla lajeilla: vuohet, peurat ja mustakarhut ahmivat iloisesti myrkkysumaketta kehittämättä kutisevaa ihottumaa.
Olen jo pitkään arvostanut outoa biologiaa, joten halusin oppia yhdestä eläinkunnan erikoistuneimmasta petoeläimestä: ruohohonleikkurihiirestä (Onychomys torridus). Näillä pikkuruisilla jyrsijöillä on suuri ruokahalu saaliita kohtaan, jotka muut hiiret jättävät mieluummin rauhaan saaliinsa kemiallisen puolustuskyvyn vuoksi. Ashlee Rowe ja Matt Rowe, joiden laboratoriossa työskentelin heidän ollessaan Michiganin osavaltiossa, tutkivat, miten heinäsirkkahiiret voivat syödä vaarallista ruokaa. Tämän kyvyn ymmärtäminen voi antaa tietoa kipupoluista ja auttaa tutkijoita, jotka etsivät uusia, riippuvuutta aiheuttamattomia hoitomuotoja kipusignaalien estämiseksi.
Hiiret vs. kovakuoriaiset
Voidakseni selvittää lisää heinäsirkkahiirien saalistuskäyttäytymisestä matkustin Sonoranin autiomaahan Etelä-Arizonaan Olivia Guswilerin, Victoria Rosen ja Matt Rowen kanssa. Aavikko on kaunis mutta vihamielinen.
Monet eläimet siellä ovat kehittäneet äärimmäisiä sopeutumisia, kuten myrkkyjä ja myrkkyjä, jotka auttavat niitä saamaan ruokaa ja puolustautumaan saalistajilta. Tämä tekee siitä täydellisen luonnonlaboratorion jyrsijöiden tutkimiseen ja siihen, miten ne ovat erikoistuneet selviytymään aavikkoelämästä.
Keskityimme kolmeen keskenään sukua olevaan hiirilajiin, joilla on erilaiset ruokailumieltymykset. Peurahiiret (Peromyscus) ovat kaikkiruokaisia, ja ne ovat tunnettuja siitä, että ne täydentävät hyönteisruokavaliotaan kaikella sillä, mitä ne löytävät keittiöistä ympäri Pohjois-Amerikkaa. Pähkinänmuotoiset taskuhiiret (Chaetodipus penicillatus) syövät mieluiten siemeniä ja viljaa, mutta syövät hyönteisiä vasta viimeisenä vaihtoehtona.
Eteläiset heinäsirkkahiiret sen sijaan ovat ahneita lihansyöjiä. Auringonlaskun aikaan ne päästävät pitkiä huutoja, jotka muistuttavat vaimeaa teekkarihuutoa ja joita on kuvailtu ”suden ulvomiseksi pienoiskoossa”. Niiden tynkäiset jalat ja ruskehtavan ja valkoisen kuvioitu turkki saavat ne näyttämään pikkuruisilta corgisilta, mutta ne uskovat niiden aggressiivisen luonteen. Heinähiiret hyökkäävät kaiken liikkuvan kimppuun ja syövät sitä, mukaan lukien tuhatjalkaiset, tarantulat, skorpionit ja jopa toiset hiiret. Niillä on hämmästyttävä immuniteetti skorpionin myrkkyä vastaan, joka tappaa hirvihiiret muutamassa minuutissa.
Haluimme nähdä, miten heinäsirkkahiiret, hirvihiiret ja tasku-hiiret syövät erityyppisiä hyönteisiä, joten pyydystimme yli 80 hiirtä ja testasimme niiden ruokailukäyttäytymistä. Annoimme jokaiselle hiirelle sirkan, joka on suurelta osin puolustuskyvytön, ja hajakuoriaisen (Eleodes longicollis). Nämä ötökät ovat kuin aavikon suklaalla päällystettyjä rinkeleitä – runsaskalorisia herkkuja, joissa on vastakkaisia makuja.
Mutta päästäkseen mehukkaaseen ytimeen saalistajan on voitettava kova ulkokuori ja polttava, kirpeä suihke, jota kuoriainen ruiskuttaa peräpäästään. Suihke sisältää bentsokinonikemikaaleja, jotka vapauttavat valkaisuaineen kaltaisia höyryjä ja voivat vahingoittaa silmiä, nenää, suuta ja ihoa pitkäaikaisessa altistuksessa. Voin itse todistaa sen katkeran, kirvelevän maun ja ruskeat tahrat, joita se jättää vaatteisiin ja ihoon.
Makutestit
Tyypillisessä taistelussa useimmat heinäsirkkahiiret hyökkäsivät heti kovakuoriaisen kimppuun, mutta torjuivat kasvot täyteen kemiallista suihketta. Silmät kiinni, ne kääntyivät hieromaan päätään hiekkaan, ilmeisesti yrittäen sivellä suihketta pois turkistaan. Sitten jokainen hiiri palasi kuitenkin hämmästyttävästi puremaan kuoriaisen päätä, kunnes se oli nujerrettu. Sitä seurasi rapina, kun hiiri piti kovakuoriaista kuin voileipää ja eteni sen vartaloa pitkin alaspäin, kunnes jäljelle jäi vain kuusi jalkaa ja tyhjä kuori.
Muut kilpailijat olivat täysiä nynnyjä. Peurahiiret nuuhkivat kovakuoriaisia kuin ravintolan asiakas, joka miettii, tilaisiko hän mausteista chiliä. Kaikki luovuttivat lopulta, vaikka monet söivätkin miedompia sirkkoja. Jotkut uteliaat taskuhiiret tutkivat hyönteisiä, mutta jäivät kasvissyöjiksi.
Karnivoriset jyrsijät farmaseuttisina malleina
Sirrihiirillä on erityistaitoja, jotka tekevät niistä erittäin tehokkaita saalistajia. Näimme niiden käyttävän hyökkäyskäyttäytymistä, jonka tarkoituksena on tehdä kovakuoriainen nopeasti toimintakyvyttömäksi puremalla sitä päähän eikä vatsaan. Näimme myös, että ne osoittivat puolustuskäyttäytymistä, kuten kasvojen hieromista tai yrittivät haudata kovakuoriaisen hiekkaan, mikä viittaa siihen, että hiiret todennäköisesti saivat bentsokinoneja silmiinsä, nenäänsä ja suuhunsa. Silti ne jahtasivat kovakuoriaisia väsymättä tästä pinnallisesta epämukavuudesta huolimatta. Kuten Rowesit ovat esittäneet, tämä käyttäytyminen saattaa viitata jonkinlaiseen kemialliseen sietokykyyn.
Mikäli hirvihiiret eivät osoittaneet tällaista käyttäytymistä, niillä ei ehkä ole tarvittavia sopeutumia samantyyppisen ruoan syömiseen. On mahdollista, että heinähiirillä on aistireseptorit, jotka ovat vähemmän herkkiä bentsokinonille. Tämän kysymyksen selvittämiseksi Rowen laboratorio tutkii parhaillaan peurahiirien ja heinäsirkkahiirien aistinvaraisia reseptoreita.
Mutta tiedämme, että näillä eläimillä on vähentynyt herkkyys muille kemikaaleille, jotka laukaisevat kipuaistimuksen. On jopa viitteitä siitä, että ne eivät osoita vastenmielistä ehdollistumista hajakuoriaisille, mikä tarkoittaa, että heinäsirkkahiiret eivät koskaan opi yhdistämään kuoriaisia kipuun, vaikka ne saisivat negatiivisen kokemuksen suihkeesta.
Tulevaisuuden tutkimukset saattavat löytää heinäsirkkahiiren aivoista vielä lisää vihjeitä siitä, miten kipuaistimuksia voidaan estää. Ihmisten lääkkeet, kuten Advil ja muut ei-steroidiset tulehduskipulääkkeet, vähentävät kipua estämällä tiettyjen kudoksia tulehduttavien kemikaalien tuotantoa elimistössä. Vastaavasti lääkkeet, jotka jäljittelevät aistireseptorien lukkojen muotoon tarkoitettuja avaimia, saattavat estää näitä reseptoreita lähettämästä kipusignaaleja. Kopioimalla luonnollisia esimerkkejä kivunsietokyvystä tutkijat voivat suunnitella hoitoja kivun lievittämiseksi tai tunnistaa, mikä osa kipuradasta saattaa olla epäkunnossa kroonista kipua sairastavilla potilailla.
Sinä olet sitä, mitä syöt
Oppiessamme lisää heinäsirkkahiirien kipu- ja makureseptoreista voimme myös ymmärtää, miten ne alun perin erosivat niin paljon muista hiiristä. Monilla lihansyöjillä on vähemmän makureseptoreita kuin kasvinsyöjillä, mahdollisesti siksi, että niiden ei tarvitse havaita, mitkä kasvit ovat myrkyllisiä. Merinisäkkäiltä, jotka nielevät ruokansa kokonaisina, kuten merileijonilta ja delfiineiltä, puuttuvat useimmat makureseptorit kokonaan.
Muut eläimet, kuten vampyyrilepakot, eivät näytä kykenevän ehdollistettuun makuaistimukseen – taipumukseen välttää ruokaa, joka on aiemmin saanut sinut voimaan pahoin. Tällainen käyttäytyminen olisi hyödytöntä eläimille, jotka noudattavat tiukkaa nisäkkäiden veriruokavaliota ja törmäävät harvoin myrkylliseen ruokaan.
Ehkä geneettiset muutokset heinäsirkkahiiren makureseptoreissa auttoivat niitä kilpailemaan muiden jyrsijöiden kanssa rajallisesta ruuasta aavikolla. Syömällä hyönteisiä ja arachnideja, joita kukaan muu ei pysty käsittelemään, heinäsirkkahiiret valtaavat ainutlaatuisen ravitsemuksellisen kapeikon, joka auttaa niitä selviytymään yhdessä maapallon karuimmista ympäristöistä.
Kun otetaan huomioon, että ihmiset ja hiiret ovat geneettisesti niin samankaltaisia, nämä hurjat lihansyöjät voivat jonain päivänä olla johtava prototyyppi sellaisten lääkkeiden suunnittelussa, jotka helpottavat ihmisten kärsimystä.
Toimittajan huomautus: Tämä juttu päivitettiin siten, että se kuvastaa paremmin Ashlee ja Matt Rowen panosta.