Det är svårt att uppskatta värdet av smärta när vi känner den, men de flesta levande varelser skulle inte överleva utan den. Smärta är en signal om att något skadar din kropp och att du måste vidta åtgärder.
Ett sätt att lära sig om smärtreceptorer är att studera arter där dessa receptorer verkar saknas. Som exempel kan nämnas att många djur regelbundet äter giftig mat utan att drabbas av reaktioner som skulle orsaka smärta hos andra arter: getter, hjortar och svartbjörnar bläddrar alla glatt i giftig murgröna utan att utveckla kliande utslag.
Jag har en långvarig uppskattning för bisarr biologi, så jag ville lära mig mer om ett av de mest specialiserade rovdjuren i djurriket: gräshoppsråttan (Onychomys torridus). Dessa små gnagare har en stor aptit på byten som andra möss föredrar att lämna ifred på grund av deras bytesdjurs kemiska försvar. Ashlee Rowe och Matt Rowe, vars labb jag arbetade i när de var baserade på Michigan State, undersöker hur gräshoppsmöss kan konsumera farlig föda. Att förstå denna förmåga kan ge insikter om smärtvägar och hjälpa forskare som försöker hitta nya, icke beroendeframkallande behandlingar för att blockera smärtsignaler.
Möss mot skalbaggar
För att ta reda på mer om gräshoppsmusens rovdjursbeteende reste jag till Sonoranöknen i södra Arizona tillsammans med Olivia Guswiler, Victoria Rose och Matt Rowe. Öknen är vacker men fientlig.
Många djur där har utvecklat extrema anpassningar, inklusive gifter, som hjälper dem att fånga mat och försvara sig mot rovdjur. Detta gör den till ett perfekt naturligt laboratorium för att studera gnagare och hur de har specialiserat sig för att hantera livet i öknen.
Vi fokuserade på tre besläktade arter av möss med olika kostpreferenser. Hjortmöss (Peromyscus) är allätare, kända för att komplettera en diet av insekter med vad de än hittar i kök över hela Nordamerika. Jordnötsformade fickmöss (Chaetodipus penicillatus) föredrar att äta frön och spannmål, men äter insekter som en sista utväg.
Däremot är sydliga gräshoppsmöss glupska köttätare. Vid solnedgången låter de långa skrik, som dämpade teakettles, som har beskrivits som ”vargbröl i miniatyr”. Deras stubbiga ben och bruna och vitmönstrade päls får dem att se ut som små corgis, men de förnekar deras aggressiva natur. Gräshoppsmöss attackerar och äter allt som rör sig, inklusive tusenfotingar, tarantlar, skorpioner och till och med andra möss. De har en häpnadsväckande immunitet mot skorpiongift, som dödar hjortmöss på några minuter.
Vi ville se hur gräshoppsmöss, hjortmöss och fickmöss åt olika typer av insekter, så vi fångade in över 80 av dem och testade deras ätbeteende. Vi gav varje mus en syrsa, som i stort sett är försvarslös, och en stinkbagge (Eleodes longicollis). Dessa insekter är som öknens chokladöverdragna kringlor – kaloririka godsaker som innehåller kontrasterande smaker.
Men för att komma åt den saftiga kärnan måste ett rovdjur övervinna ett hårt yttre skal och en brinnande, bitter spray som skalbaggen sprutar från sin bakdel. Sprayen innehåller bensokinonkemikalier som avger ångor som liknar blekmedel och som kan skada ögon, näsa, mun och hud vid långvarig exponering. Jag kan personligen intyga dess bittra, stickande smak och de bruna fläckar den lämnar på kläder och hud.
Smakprov
I en typisk strid attackerade de flesta gräshoppsmöss genast skalbaggen men blev avvisade av ett ansikte fullt av kemisk spray. Med slutna ögon vände de sig om för att gnugga huvudet i sanden, till synes för att försöka borsta bort sprayen från pälsen. Men sedan, vilket är anmärkningsvärt, återvände varje mus för att bita i skalbaggens huvud tills den var nedtystad. Därefter följde ett knakande när musen höll fast skalbaggen som en smörgås och arbetade sig ner längs kroppen tills allt som återstod var sex ben och ett tomt skal.
De andra utmanarna var totala mesar. Rådjurmusen sniffade runt skalbaggarna som en restaurangkund som funderar på om han ska beställa kryddig chili. Alla gav till slut upp, även om många åt de mildare syrsorna. Några nyfikna fickmöss inspekterade insekterna, men förblev vegetarianer.
Köttätande gnagare som läkemedelsmodeller
Gräsmöss har speciella färdigheter som gör dem till extremt effektiva rovdjur. Vi såg dem använda sig av attackbeteenden som är utformade för att snabbt oskadliggöra en skalbagge genom att bita den i huvudet i stället för i buken. Vi såg dem också uppvisa försvarsbeteenden, som att gnugga sig i ansiktet eller försöka begrava skalbaggen i sanden, vilket tyder på att mössen troligen fick bensokinoner i sina ögon, näsor och munnar. Ändå förföljde de obevekligt skalbaggarna trots detta ytliga obehag. Som Rowes har föreslagit kan detta beteende tyda på någon underliggande form av kemisk tolerans.
Då rådjursmöss inte uppvisade dessa beteenden kan det hända att de inte har de nödvändiga anpassningarna för att äta samma typ av föda. Det är möjligt att gräshoppsmöss har sensoriska receptorer som är mindre känsliga för bensokinon. För att besvara denna fråga undersöker Rowe-laboratoriet för närvarande sensoriska receptorer hos hjortmöss och gräshoppsmöss.
Men vi vet att dessa djur visar minskad känslighet för andra kemikalier som utlöser smärtkänslor. Det finns till och med bevis för att de inte uppvisar aversiv konditionering mot stinkbaggar, vilket innebär att gräshoppsmöss aldrig lär sig att associera skalbaggar med smärta, även efter att de har en negativ upplevelse av sprayen.
Framtida forskning kan hitta ännu fler ledtrådar i gräshoppsmusens hjärna om hur smärtkänslor kan blockeras. Humanmediciner som Advil och andra icke-steroida antiinflammatoriska läkemedel minskar smärta genom att blockera produktionen av vissa kemikalier i kroppen som inflammerar vävnader. På samma sätt kan läkemedel som efterliknar nycklar som är avsedda att passa formen på sensoriska receptorlås stoppa dessa receptorer från att sända smärtsignaler. Genom att kopiera naturliga exempel på smärtmotstånd kan forskare utforma behandlingar för att lindra smärta eller identifiera vilken del av smärtbanan som kan fungera dåligt hos kroniska smärtpatienter.
Du är vad du äter
Att lära sig mer om smärt- och smakreceptorer hos gräshoppsråttmöss kan också hjälpa oss att förstå hur de blev så olika från andra möss från början. Många köttätare har färre smakreceptorer än växtätare, kanske för att de inte behöver upptäcka vilka växter som är giftiga. Marina däggdjur som sväljer sin mat hel, som sjölejon och delfiner, saknar de flesta smakreceptorer helt och hållet.
Andra djur, som vampyrfladdermöss, verkar vara oförmögna till betingad smakaversion – tendensen att undvika ett livsmedel som tidigare har fått en att må dåligt. Ett sådant beteende skulle vara meningslöst för djur som följer en strikt diet av däggdjursblod och sällan stöter på giftig föda.
Kanske har genetiska förändringar i gräshoppsmusens smakreceptorer hjälpt dem att konkurrera ut andra gnagare om den begränsade födan i öknen. Genom att äta insekter och spindeldjur som ingen annan kan hantera, upptar gräshoppsmöss en unik dietnisch som hjälper dem att överleva i en av de hårdaste miljöerna på jorden.
Med tanke på att människor och möss är så genetiskt lika kan dessa vildsinta köttätare en dag bli en ledande prototyp för att utforma läkemedel som lindrar mänskligt lidande.
Redaktörernas anmärkning: Den här artikeln har uppdaterats för att bättre återspegla bidragen från Ashlee och Matt Rowe.