Ciężko jest docenić wartość bólu, kiedy go odczuwamy, ale większość żywych istot nie przetrwałaby bez niego. Ból jest sygnałem, że coś powoduje szkody w organizmie i że należy podjąć działania.
Jednym ze sposobów na poznanie receptorów bólu jest badanie gatunków, u których te receptory wydają się być nieobecne. Na przykład, wiele zwierząt regularnie spożywa toksyczne pokarmy bez odczuwania reakcji, które wywołałyby ból u innych gatunków: kozy, jelenie i czarne niedźwiedzie z radością przeglądają się w trującym bluszczu bez wywoływania swędzącej wysypki.
Od dawna cenię sobie dziwaczną biologię, więc chciałem dowiedzieć się czegoś o jednym z najbardziej wyspecjalizowanych drapieżników w królestwie zwierząt: myszy pasikonik (Onychomys torridus). Te małe gryzonie mają wielki apetyt na ofiary, które inne myszy wolą zostawić w spokoju ze względu na chemiczne mechanizmy obronne swoich ofiar. Ashlee Rowe i Matt Rowe, w których laboratorium pracowałem podczas ich pobytu na Michigan State, badają, w jaki sposób myszy pasikoniki mogą konsumować niebezpieczny pokarm. Zrozumienie tej zdolności może zapewnić wgląd w szlaki bólowe i pomóc naukowcom poszukującym nowych, nie uzależniających metod leczenia blokujących sygnały bólowe.
Myszy kontra chrząszcze
Aby dowiedzieć się więcej o drapieżnych zachowaniach myszy pasikoników, pojechałem na Pustynię Sonoran w południowej Arizonie z Olivią Guswiler, Victorią Rose i Mattem Rowe. Pustynia jest piękna, ale wroga.
Wiele zwierząt rozwinęło tam ekstremalne adaptacje, w tym jady i trucizny, które pomagają im łapać pożywienie i bronić się przed drapieżnikami. To sprawia, że jest to idealne naturalne laboratorium do badania gryzoni i tego, jak się wyspecjalizowały, by radzić sobie z pustynnym życiem.
Skupiliśmy się na trzech spokrewnionych gatunkach myszy o różnych preferencjach żywieniowych. Myszy jelenie (Peromyscus) są wszystkożerne, znane z uzupełniania diety owadami tym, co znajdą w kuchniach w całej Ameryce Północnej. Myszy kieszonkowe w kształcie orzeszka ziemnego (Chaetodipus penicillatus) preferują nasiona i ziarna, ale w ostateczności jedzą owady.
W przeciwieństwie do nich, południowe myszy pasikoniki są żarłocznymi mięsożercami. O zachodzie słońca wydają długie okrzyki, jak stłumione tekety, które zostały opisane jako „wilcze wycie w miniaturze”. Ich szczupłe nogi i biało-brązowa, wzorzysta sierść upodabniają je do malutkich piesków rasy corgis, ale świadczą o ich agresywnej naturze. Myszy pasikoniki atakują i zjadają wszystko, co się rusza, w tym stonogi, tarantule, skorpiony, a nawet inne myszy. Mają zdumiewającą odporność na jad skorpiona, który zabija myszy jelenia w ciągu kilku minut.
Chcieliśmy zobaczyć, jak myszy pasikonik, myszy jelenia i myszy kieszonkowe jadły różne rodzaje owadów, więc uwięziliśmy ponad 80 z nich i przetestowaliśmy ich zachowania żywieniowe. Daliśmy każdej myszy świerszcza, który jest w dużej mierze bezbronny, i chrząszcza cuchnącego (Eleodes longicollis). Te robaki są jak precle w czekoladzie na pustyni – wysokokaloryczne smakołyki, które zawierają kontrastujące ze sobą smaki.
Ale aby dostać się do soczystego centrum, drapieżnik musi pokonać twardą powłokę zewnętrzną i spalanie, ostry spray, że chrząszcz squirts z jego tylnej części. Spray zawiera chemikalia benzochinonu, które uwalniają opary podobne do wybielacza i mogą uszkodzić oczy, nos, usta i skórę przy długotrwałym narażeniu. Mogę osobiście zaświadczyć o jego gorzkim, kłującym smaku i brązowych plamach, które pozostawia na ubraniach i skórze.
Testy smakowe
W typowej bitwie większość myszy pasikoników natychmiast zaatakowała chrząszcza, ale została odparta przez twarz pełną chemicznego sprayu. Z zamkniętymi oczami, obracały się, aby pocierać głowę w piasku, pozornie próbując zmyć spray z ich futra. Ale wtedy, co niezwykłe, każda mysz wracała, by ugryźć żuka w głowę, dopóki się nie uspokoił. Chrupanie następowało, gdy mysz trzymała chrząszcza jak kanapkę, pracując swoją drogą w dół ciała, aż wszystko, co pozostało, to sześć nóg i pusta skorupa.
Inni pretendenci byli totalnymi mięczakami. Myszy jelenie węszyły wokół chrząszczy jak klient restauracji zastanawiający się, czy zamówić pikantne chili. Wszystkie w końcu zrezygnowały, choć wiele z nich zjadło łagodniejsze świerszcze. Niektóre ciekawskie myszy kieszonkowe zbadały owady, ale pozostały wegetarianami.
Mięsożerne gryzonie jako modele farmaceutyczne
Myszy pasikonik mają specjalne umiejętności, które czynią je niezwykle skutecznymi drapieżnikami. Widzieliśmy je wdrożyć zachowania ataku zaprojektowane, aby szybko obezwładnić chrząszcza gryząc go na głowie, a nie na brzuchu. Widzieliśmy również ich zachowania obronne, takie jak pocieranie twarzy lub próby zakopania chrząszcza w piasku, co sugeruje, że myszy prawdopodobnie zakontraktowały benzochinony w swoich oczach, nosach i ustach. Mimo to niestrudzenie ścigały chrząszcze pomimo tego powierzchownego dyskomfortu. Jak sugerują Rowes, to zachowanie może wskazywać na jakąś ukrytą formę chemicznej tolerancji.
Skoro myszy jelenia nie wykazały tych zachowań, mogą one nie mieć niezbędnych adaptacji do jedzenia tego samego rodzaju żywności. Możliwe jest, że myszy pasikonik mają receptory czuciowe, które są mniej wrażliwe na benzochinon. Aby odpowiedzieć na to pytanie, laboratorium Rowe’a bada obecnie receptory czuciowe u myszy jeleniowatych i myszy pasikoników.
Wiemy jednak, że zwierzęta te wykazują zmniejszoną wrażliwość na inne substancje chemiczne, które wyzwalają odczuwanie bólu. Istnieją nawet pewne dowody na to, że nie wykazują one warunkowania awersyjnego w stosunku do chrząszczy cuchnących, co oznacza, że myszy pasikonikowate nigdy nie uczą się kojarzyć chrząszczy z bólem, nawet po tym, jak mają negatywne doświadczenia z aerozolem.
Przyszłe badania mogą znaleźć jeszcze więcej wskazówek w mózgu myszy pasikonika na temat tego, jak można zablokować odczuwanie bólu. Ludzkie leki, takie jak Advil i inne niesteroidowe leki przeciwzapalne, zmniejszają ból poprzez blokowanie produkcji niektórych substancji chemicznych w organizmie, które zapalają tkanki. Podobnie leki, które naśladują klucze przeznaczone do dopasowania do kształtu zamków receptorów czuciowych, mogą powstrzymać te receptory przed wysyłaniem sygnałów bólowych. Kopiując naturalne przykłady odporności na ból, naukowcy mogą zaprojektować zabiegi łagodzące ból lub zidentyfikować, która część szlaku bólowego może źle funkcjonować u pacjentów z bólem przewlekłym.
Jesteś tym, co jesz
Nauka o receptorach bólu i smaku u myszy pasikoników może również pomóc nam zrozumieć, w jaki sposób stały się one tak różne od innych myszy w pierwszej kolejności. Wiele zwierząt mięsożernych ma mniej receptorów smakowych niż zwierzęta roślinożerne, prawdopodobnie dlatego, że nie muszą wykrywać, które rośliny są toksyczne. Ssaki morskie, które połykają pokarm w całości, jak lwy morskie i delfiny, nie mają większości receptorów smakowych.
Inne zwierzęta, takie jak nietoperze wampiry, wydają się niezdolne do uwarunkowanej awersji smakowej – tendencji do unikania pokarmu, który sprawił, że poczułeś się chory w przeszłości. Takie zachowanie byłoby bezużyteczne dla zwierząt, które stosują ścisłą dietę z krwi ssaków i rzadko spotykają się z toksycznym jedzeniem.
Prawdopodobnie zmiany genetyczne w receptorach smaku myszy pasikonika pomogły im prześcignąć inne gryzonie dla ograniczonego jedzenia na pustyni. Jedząc owady i pajęczaki, z którymi nikt inny nie może sobie poradzić, myszy pasikoniki zajmują unikalną niszę żywieniową, która pomaga im przetrwać w jednym z najsurowszych środowisk na Ziemi.
Zważywszy, że ludzie i myszy są tak genetycznie podobni, te dzikie drapieżniki mogą pewnego dnia stać się wiodącym prototypem przy projektowaniu leków, które ulżą ludzkiemu cierpieniu.
Uwaga redaktorów: Ta historia została zaktualizowana, aby lepiej odzwierciedlić wkład Ashlee i Matta Rowe.