Содержание к диссертации
Введение
I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. ХИМИЧЕСКАЯ КОММУНИКАЦИЯ МЛЕКОПИТАЮЩИХ И БИОКОММУНИКАЦИЯ 10
1.1. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ БИОКОММУНИКАЦИИ 10
1.2. ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОЙ КОММУНИКАЦИИ МЛЕКОПИТАЮЩИХ 16
1.2.1. Свойства и типы химических сигналов 16
1.2.2. Применение общих притщпов сигнализации к химической коммуникации животных 19
1.2.3. Ритуализация поведения, связанного с демонстрацией или накоплением химических сигналов 24
1.2.4. Восприятие и передача сигналов 25
1.2.5. Химические сигналы и половой отбор 27
1.2.6. Преимущества и недостатки изучения химической коммуникации млекопитающих в природе и в лаборатории 32
1.3. ЛАБОРАТОРНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕАКЦИЙ МЛЕКОПИТАЮЩИХ НА ОБОНЯТЕЛЬНЫЕ СИГНАЛЫ37
1.3.1. Распознавание пола конспецификов по обонятельным сигналам 37
1.3.2. Распознавание самцами физиологического состояния самок по обонятельным сигналам 43
1.3.3. Возможности межвидового распознавания сигналов пола и рецептивности по обонятельным сигналам 45
1.4. ФОРМИРОВАНИЕ ВОСПРИЯТИЯ СИГНАЛА ПОЛА И ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МЛЕКОПИТАЮЩИХ В ОНТОГЕНЕЗЕ 48
1.5. ПОЛОВЫЕ ФЕРОМОНЫ МЛЕКОПИТАЮЩИХ 51
1.5.1. История вопроса ;. 51
1.5.2. Участие вагинальных бактерий в химической коммуникации между самцом и самкой 58
1.5.3. Попытки выделения полового феромона самок сирийского хомяка 60
II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 63
Лабораторные .животные 68
Содержание животных 70
Материал, используемый в качестве обонятельных сигналов 71
Аппаратура и методы предъявления обонятельных сигналов 73
III. ХИМИЧЕСКИЕ СИГНАЛЫ И ПОЛОВОЕ ПОВЕДЕНИЕ ХОМЯКОВ В ПРИРОДЕ 81
3.1. СТРУКТУРА УЧАСТКОВ ОБИТАНИЯ, ПОЛОВОЕ И МАРКИРОВОЧНОЕ ПОВЕДЕНИЕ ХОМЯЧКА КЗМПБЕЛЛА (PHODOPUS CAMPBELL1) В ПРИРОДЕ 82
3.2. СТРУКТУРА УЧАСТКОВ ОБИТАНИЯ, ПОЛОВОЕ И МАРКИРОВОЧНОЕ ПОВЕДЕНИЕ СЕРОГО ХОМЯЧКА (CRICETULUS MIGRATOR1U1S) 92
3.3. ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ УЧАСТКИ и ПОВЕДЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ДРУГИХ видов хомяков 99
IV. РОЛЬ ХИМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ В ПОЛОВОМ ПОВЕДЕНИИ МЛЕКОПИТАЮЩИХ... 106
4.1. МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К АНАЛИЗУ ВОСПРИЯТИЯ ЖИВОТНЫМИ ОБОНЯТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ. ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ТЕСТА НА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РЕАКЦИИ 106
4.2. ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПО ДОКАЗАТЕЛЬСТВУ ВОЗМОЖНОСТИ МЕЖВИДОВОГО РАСПОЗНАВАНИЯ СИГНАЛОВ
ПОЛА И ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ 112
4.2.1. Эксперименты с людьми 112
4.2.2. Эксперименты с сирийскими хомякми 114
4.2.3. Эксперименты с крысами 116
4.2.4. Эксперименты с собаками 120
4.3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ДОКАЗАТЕЛЬСТВО РОЛИ СОЦИАЛЬНОГО И ПОЛОВОГО ОПЫТА В ВЫБОРЕ ОБОНЯТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ ПОЛА И ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ У ХОМЯКОВ 122
4.4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ, ДЕМОНСТРИРУЮЩАЯ ОТНОСИТЕЛЬНУЮ ДОЛЮ УЧАСТИЯ ВРОЖДЕННОЙ КОМПОНЕНТЫ И СОЦИАЛЬНОГО ОПЫТА В ФОРМИРОВАНИИ «ОБРАЗА ПОЛОВОГО ПАРТНЕРА» У СИРИЙСКОГО ХОМЯКА 127
4.5. МЕЖВИДОВЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ. РЕАКЦИИ НА ОБОНЯТЕЛЬНЫЕ СИГНАЛЫ БЛИЗКИХ ВИДОВ Р. MESOCRICETUS 132
4.6. СТИМУЛИРОВАНИЕ ПОЛОВОГО ПОВЕДЕНИЯ САМЦОВ СИРИЙСКОГО ХОМЯКА ПРИ ПОМОЩИ ОБЕЗДВИЖЕННЫХ МОДЕЛЕЙ 137
4.7. СЕКРЕТ ГАРДЕРОВЫХ ЖЕЛЕЗ И ЕГО РОЛЬ В СТИМУЛИРОВАНИИ ПОЛОВОГО ПОВЕДЕНИЯ САМЦОВ И ПРОЦЕПТИВНОГО ПОВЕДЕНИЯ САМОК СИРИЙСКОГО ХОМЯКА 139
V. ПОИСК ПОЛОВЫХ ФЕРОМОНОВ МЛЕКОПИТАЮЩИХ 146
5.1. Роль МИКРОФЛОРЫ ВАГИНАЛЬНГО МЕШКА В ПРОДУЦИРОВАНИИ ПОЛОВОГО ФЕРОМОНА У САМОК СИРИЙСКОГО ХОМЯКА 146
5.2. РОЛЬ ВАГИНАЛЬНОЙ МИКРОФЛОРЫ В ПРОДУЦИРОВАНИИ ПОЛОВОГО АТТР АКТАНТА САМОК ХОМЯЧКА
КЭМПБЕЛЛА 151
5.3. СОЗДАНИЕ ИСКУССТВЕННОГО ПОЛОВОГО ФЕРОМОНА САМОК СИРИЙСКОГО ХОМЯКА 160
5.4. ПОВЕДЕНЧЕСКИЕ И МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ САМЦОВ НА ЕСТЕСТВЕННЫЙ И ИСКУССТВЕННЫЙ
ПОЛОВОЙ ФЕРОМОН САМОК СИРИЙСКОГО ХОМЯКА 164
5.5. ВЛИЯНИЕ ЕСТЕСТВЕННОГО И ИСКУССТВЕННОГО ПОЛОВОГО ФЕРОМОНА САМОК СИРИЙСКОГО ХОМЯКА
НА ДВИГАТЕЛЬНУЮ АКТИВНОСТЬ САМЦОВ 172
VI. ОБСУЖДЕНИЕ. ЭКОЛОГИЯ, ПОВЕДЕНИЕ, ФЕРОМОНЫ 176
6.1. Связь ХИМИЧЕСКОЙ КОММУНИКАЦИИ с ЭКОЛОГИЕЙ 176
6.2. УНИВЕРСАЛЬНОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ 180
6.3. "ОБОНЯТЕЛЬНЫЕ ОБРАЗЫ" 184
6.4. ВЫСТУПАЮТ ли ОБОНЯТЕЛЬНЫЕ СИГНАЛЫ В РОЛИ "СТИМУЛОВ" ИЛИ ЭТО "ЗНАКИ", "СЛОВА",
ЯВЛЯЮЩИЕСЯ РУКОВОДСТВОМ К ДЕЙСТВИЮ? 186
6.5. ПРАЙМЕР-, РЕЛИЗЕР-ФЕРОМОНЫ ИЛИ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИГНАЛЫ? 192
6.5. РОЛЬ ОСНОВНОЙ И ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ (ВОМЕРОНАЗАЛЫЮЙ) ОБОНЯТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ В ХИМИЧЕСКОЙ
КОММУНИКАЦИИ МЛЕКОПИТАЮЩИХ. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ФЕРОМОНОВ 197
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 203
ВЫВОДЫ 207
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ : 211
ПРИЛОЖЕНИЕ 239
- ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ БИОКОММУНИКАЦИИ
- Лабораторные .животные
- СТРУКТУРА УЧАСТКОВ ОБИТАНИЯ, ПОЛОВОЕ И МАРКИРОВОЧНОЕ ПОВЕДЕНИЕ ХОМЯЧКА КЗМПБЕЛЛА (PHODOPUS CAMPBELL1) В ПРИРОДЕ
- МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К АНАЛИЗУ ВОСПРИЯТИЯ ЖИВОТНЫМИ ОБОНЯТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ. ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ТЕСТА НА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РЕАКЦИИ
- Роль МИКРОФЛОРЫ ВАГИНАЛЬНГО МЕШКА В ПРОДУЦИРОВАНИИ ПОЛОВОГО ФЕРОМОНА У САМОК СИРИЙСКОГО ХОМЯКА
Введение к работе
Химическое чувство - самое древнее из имеющихся сенсорных систем животных и встречается у всех живых организмов, начиная с бактерий, поэтому животные преадаптированы к восприятию химических сигналов, поступающих из окружающей среды (Wilson, 1970). Диапазон его использования очень широк. Это маркирование территории, добывание пищи, поиск полового партнера и многое другое. Органы, позволяющие воспринимать как легколетучие, так и малолетучие химические соединения, прошли длительный путь эволюции и, если у примитивных организмов реакции на химические вещества проявляются в виде простых таксисов, то у высших позвоночных это сложно организованные органы обоняния, с системой нагнетания пахучих субстанций в носовую полость, растворения химических соединений в обонятельной слизи, проведение сигнала по аксонам рецепторных клеток напрямую к обонятельным луковицам мозга. Усложнение воспринимающего аппарата шло параллельно с совершенствованием способов обработки поступающей информации как по ольфакторному, так и по другим каналам. Если восприятие определенного химического сигнала дает успех в размножении или повышает жизнеспособность, отбор может идти по пути снижения порогов чувствительности к данному веществу или приводить к усилению экспрессии генов, отвечающих за его восприятие. В некоторых случаях животные способны тонко настраивать свою обонятельную систему за счет формирования специальных органов и связей ЦНС {Wyatt, 2003).
В исследованиях биокоммуникации млекопитающих сложилась парадоксальная ситуация - в то время как большинство исследователей признает тот факт, что химическая коммуникация является основой взаимоотношений абсолютного большинства видов млекопитающих, основные принципы коммуникации животных разрабатываются, главным образом, на базе зрения и слуха. Причиной этого могут быть трудности, с которыми сталкиваются исследователи, занимающиеся этой проблемой: 1) орган обоняния - гораздо более чувствительный инструмент, чем любой из существующих химических анализаторов, созданных человеком (многие вещества вообще не улавливаются приборами, но легко идентифицируются по запаху), при этом все газоанализаторы построены по принципу последовательного считывания информации, тогда как орган обоняния единовременно воспринимает все вещества, находящиеся в смеси; 2) отсутствуют физические параметры, которые коррелировали бы с качеством запаха или вкуса (обонятельными сигналами манипулировать сложнее, свойства акустических сигналов задаются ограниченным числом параметров, например, длиной волны, амплитудой, фазой); 3) нет единой теории обоняния (механизм функционирования обонятельных рецепторов слабо изучен, лишь недавно установлено, что в процессе восприятия пахучих молекул участвует тысяча типов рецепторных клеток, а за синтез рецепторных белков у млекопитающих отвечает до 3% общего генома {Buck, 2004; Buck, Axel, 1991), тогда как для работы органа зрения достаточен лишь один белок родопсин, входящий в состав 4-х типов рецепторных клеток); 4) человек, в отличие от большинства других видов млекопитающих, в своей жизни меньше использует обоняние (при планировании экспериментов нам сложно оперировать собственным опытом); 5) наблюдения в природе за поведением животного в редких случаях позволяют с уверенностью говорить о том, что мы имеем дело именно с химической коммуникацией.
Тем не менее, в расшифровке и синтезе феромонов* насекомых за 50 лет, которые прошли с момента открытия первого полового феромона -бомбикола (Butenandt et al, 1959), достигнуты значительные успехи. У сотен видов насекомых были выделены, идентифицированы, синтезированы половые феромоны, большинство из них успешно применяется в борьбе с вредителями сельского хозяйства (Лебедева и др., 1984). Для млекопитающих примеры, когда выделенные химические вещества или их комплексы изменяют поведение или физиологическое состояние животных, - единичны (Зинкевич, Васильева, 1998), хотя описано много эффектов, которые можно однозначно интерпретировать как результат действия феромонов (Bruce, 1959; Vandenbergh, 1983; Whitten, 1977 и др.). В чем причина, почему проблема поиска феромонов успешно решается на насекомых, в то время как феромонов млекопитающих найдены лишь единицы? Более того, многие вещества, объявленные феромонами млекопитающих, позже были закрыты. Так произошло с феромоном рецептивности макаки-резус (Michael, Keveme, 1968), с белком-афродизином сирийского хомяка (Singer et al., 1986), с веществами, сигнализирующими о течке сук (Goodwin et al, 1979).
Для ответа на эти вопросы необходимо:
1. Выбрать форму поведения животного, которая была бы достаточно стереотипна и однозначно отражала реакцию на обонятельные сигналы. * Феромоны - вещества, которые выделяются организмом в окружающую среду и воспринимаются особью того же вида, вызывая у нее специфическую реакцию, например, определенное поведение или процесс развития (Karlson, Lusher, 1959).
Выбрать виды, поведение которых в наибольшей степени зависело бы от участия обонятельных сигналов.
Вести параллельные исследования в лаборатории и в поле, чтобы адекватно интерпретировать полученные результаты с учетом особенностей экологии видов.
Из всего многообразия форм поведения, присущих млекопитающим, с точки зрения химической коммуникации наиболее перспективным является изучение репродукции. Половое созревание, синхронизация физиологических циклов самок, поиск партнера, инициализация элементов собственно полового поведения у многих видов млекопитающих зависят от адекватной реакции на определенные типы химических сигналов, которые, как правило, химически представляют собой многокомпонентные смеси (см. обзоры Albone, 1984; Brown, 1986; Новиков, 1988).
К настоящему времени накоплен обширный материал, демонстрирующий способность многих видов млекопитающих узнавать вид, пол, физиологическое состояние и другие параметры особей по обонятельным сигналам. Однако до сих пор специально не исследовался вопрос о том, по каким признакам млекопитающие определяют полового партнера, какую роль в этом процессе играет ольфакторная система и в какой степени обонятельные сигналы способны вызывать комплекс элементов полового поведения. В данном аспекте наиболее изученным объектом является сирийский хомяк {Mesocricetus auratus). Это один из немногих видов млекопитающих, у которого без ольфакторных сигналов запуск полового поведения самцов невозможен {Johnston, 1986).
Грызуны в целом являются прекрасной моделью для проверки в природе эффектов, полученных в лаборатории. Однако большинство феноменов, связанных с действием обонятельных сигналов, обнаружено в лаборатории, а при проверке в естественных условиях обитания вида они не проявлялись и поэтому могут рассматриваться лишь как лабораторные артефакты (Wolff, 2003). Поэтому при формулировании цели и задач данной работы мы предполагали проведение параллельных исследований в поле и в лаборатории, используя разные виды млекопитающих.
Химическая коммуникация, как и любой жизненно важный процесс, развивается в тесной связи как с экологией, так и с другими формами поведения, не связанными с передачей обонятельных сигналов. Знание экологии, поведения, включая социальную структуру и системы размножения, а также филогенетические связи данного вида, значительно ускорит процесс познания химической коммуникации, ее функций, структуры обонятельных сигналов, а сравнительное изучение родственной группы животных позволит определить и основные направления эволюции обонятельных сигналов, их источников, роль в межвидовой изоляции (Thiessen, 1977а).
Большинство исследований химической коммуникации млекопитающих построено на выявлении обонятельных сигналов и ответной реакции на них животных (Brown, 1983). В то же время принципы кодирования информации в целом, связь сигналов пола, вида, физиологического состояния, формирование реакции на них животных в онтогенезе остаются, как правило, за рамками рассмотрения.
Цель работы: установить закономерности химической коммуникации у млекопитающих, связанной с передачей информации о половом партнере и инициированием полового поведения.
Для достижения поставленной цели были выдвинуты следующие задачи:
Провести анализ роли химической коммуникации во встрече половых партнеров у млекопитающих в природе (на примере модельных видов хомяков).
Проверить гипотезу о существовании общих межвидовых обонятельных сигналов пола и физиологического состояния в выделениях животных.
Выявить роль раннего социального и полового опыта в формировании "обонятельного образа полового партнера".
Найти химические соединения, набор которых необходим и достаточен для запуска полового поведения самцов модельного вида (сирийского хомяка), проверить их действие на поведение и физиологические реакции особей.
Сформулировать положения об участии обонятельных сигналов в распознавании половых партнеров и инициировании паттернов полового поведения у млекопитающих.
Общие принципы биокоммуникации
В традиционном понимании биокоммуникация - общение животных, установление связей между особями одного или разных видов с помощью приема и передачи производимых ими сигналов. Коммуникация животных, таким образом, может быть определена как процесс, при котором отправитель, используя специфические сигналы или демонстрации, изменяет поведение получателя (Krebs, Davies, 1993), или передачу сигнала от одного животного к другому, при котором отправитель получает выигрыш от ответа получателя (Slater, 1983). Возможно, правильнее относить это явление не только к царству животных, но и живых организмов в целом, включая микроорганизмы и растения. Можно предположить, что истинная коммуникация развилась из «отслеживания» сигналов, оставляемых конспецификами (моча, фекалии, дыхание, и др.). Вначале выигрыш получал только получатель сообщения, отправитель же только передавал информацию о своем состоянии в виде кода. Смысл информации - это то, что надлежит извлечь получателю из оставляемого сообщения. Как много информации дойдет до получателя, каков будет ответ - зависит от контекста, который включает социальную и физическую среду, индивидуальные свойства получателя и его собственное состояние.
Если получатель имеет слишком высокие пороги чувствительности (или же сигнал слишком слабый), информация не будет получена. Напротив, при слишком низких порогах (или слишком сильном сигнале) ответ может оказаться неадекватным ситуации. Получатель должен достичь компромисса, чтобы не пропустить важную информацию, и, в тоже время, не воспринимать ее как сигнал тревоги (Slater, 1983).
Следует различать некооперативные сигналы от кооперативных. Первые используются для достижения преимущества, например, при выборе партнера. Их отличительными чертами должна быть заметность и высокая степень ритуализованности. Кооперативные сигналы, напротив, служат для поддержания социальных отношений в группе и потому должны передаваться на низкой громкости или к ним у получателя формируются низкие пороги чувствительности (Krebs, Davies, 1993). Есть еще и третий участник процесса использования сигнала - соперник, хищник или паразит, который может перехватить сигнал и таким образом, персональные сигналы становятся общедоступными. В конечном счете, задачей отправителя сигнала является повышение собственной приспособленности , через контроль над поведением получателя посредством сигналов. Получатель же изменяет свое поведение таким образом, чтобы не дать собой манипулировать. Этого можно достичь либо ослаблением получаемых сигналов, либо их игнорированием. Отправитель должен преодолеть сопротивление получателя, ритуализируя сигналы не имеющие кооперативного значения, делая их более заметными и мощными. Здесь могут идти сразу два противоборствующих процесса: блефование отправителя и подавление сигнала получателем. Если имеет место блефование, отбор на отправителей будет способствовать усилению сигналов. Отбор на получателей - утрате значимости сигналов или формированию свойств, блокирующих их действие.
Лабораторные .животные
Реципиентами в лабораторных исследованиях служили: сирийскийский хомяк (Mesocricetus auratus), закавказский хомяк (Mesocricetus brandti), хомячок Кэмпбелла (Phodopus campbelli), джунгарский хомячок (Phodopus sungorus), беспородные лабораторные крысы Rattus norvegicus), собаки (Canis familiaris), а также люди. Выбор именно этих видов обусловлен тем, что они в достаточной степени адаптированы к условиям лаборатории и при проведении экспериментов толерантны к манипуляциям.
Сирийский хомяк является одним из видов, у которых ольфакторный канал играет ведущую роль в инициировании разных форм поведения (Thiessen, 1977а). Так, например, аносмия этих животных приводит к элиминации полового поведения (Doty et al, 1971), снижению внутривидовой агрессивности и частоты маркирования (Hilger, Rowe, 1975). Этот вид широко используется в лабораторной и медицинской практике, хорошо изучены различные аспекты его поведения и биологии (анатомия, физиология, генетика и т.д.) (The Golden Hamster: its biology and use in medical research , 1968). Известно, что в природе сирийский хомяк ведет одиночный образ жизни (Lerwill, 1969), отличается высокой агрессивностью к особям своего вида (Rowell, 1961), и контакты между самцом и самкой возможны в короткий период ее рецептивности. Спаривание происходит в норе самки, после чего самец изгоняется с ее территории (Lisk et al, 1983). Таким образом, информация о сородичах в значительной степени должна поступать через обонятельный канал. Все это делает сирийского хомяка оптимальным объектом для изучения хемокоммуникации. Важным является и то, что за 70 лет лабораторного разведения его биология не претерпела значительных изменений, несмотря на близкородственные скрещивания (Gattermann, 2000).
Выбор крыс обусловлен тем, что, кроме значительной роли обоняния в их жизни (Brown, 1975), эти зверьки обладают великолепными способностями к научению. Крысы могут переносить приобретенные навыки в ситуации, лишь отчасти сходные с прежними. Кроме того, они способны не только к более широкому переносу отдельных навыков, но и установки на научение в целом (Мешкова, Шутова, 1990). Например, если одна группа крыс предварительно научается нажимать носом на ключ для получения пищи, а другая - натягивать с той же целью свисающий шнур, то те и другие гораздо быстрее контрольных научаются нажимать носом на ключ для избегания электрического удара (Goodkin, 1976). Известно, что при решении ряда аналогичных задач у крыс формируется обобщенная способность быстро улавливать нужные связи в ситуации определенного типа. По мнению Анцыферовой, в основе этого явления - образование у животного некоторых обобщенных познавательных операций, позволяющих ему быстро ориентироваться в тех или иных типичных ситуациях {Анциферова, 1961). Так, еще в экспериментах Reid (Reid, 1953) крысы в процессе дифференцировочного обучения обучались поочередно смотреть на обе фигуры, прежде чем выбрать одну из них. Эта познавательная операция сразу актуализировалась, когда им предъявили две другие фигуры.
Структура участков обитания, половое и маркировочное поведение хомячка кзмпбелла (phodopus campbell1) в природе
В течение летних сезонов 1986-1990 гг. на юге республики Тыва (50.16 с.ш., 95.14 в.д.) изучали поведение хомячка Кэмпбелла {Phodopus campbelli) в естественных условиях. Этот зверек не пуглив, свет налобного фонаря не мешает ему совершать обычные действия, и наблюдатель может находиться на расстоянии 1.5-2 м. Скорость перемещения его не велика, а норы, как правило, расположены на открытых местах, и наблюдателю достаточно легко обнаружить входное отверстие. Численность этого вида обычно не высока. Измеренная стандартными методами, она не превышает 0.25 особей на гектар {Flint, 1966). Поэтому наблюдения за несколькими фокальными животными позволяют более менее адекватно отразить пространственно-этологическую структуру локального поселения. В данной работе нас в основном интересовала частота оставления пахучих меток самцами и самками в течение периода активности и для самок в разные дни физиологического цикла, поскольку поиск полового партнера и контроль над использованием территории разными особями напрямую связан с маркировочным поведением.
Для хомячка Кэмпбелла описано 6 основных источников пахучих веществ, использующихся при маркировании индивидуального участка и привлечении половых партнеров. Это среднебрюшная железа (Reasner, Johnston, 1987), железы в углах рта, секрет которых может оставляться на переносимом корме (Соколов и др., 1991), Гардеровы железы (Бодяк, 1994), ушные железы, моча и фекалии. У самок, кроме того, важную роль в коммуникации может играть вагинальный секрет. Показано, что частота мечения вагинальным секретом у самок этого вида зависит от стадии эстрального цикла. Было показано также, что в лабораторных экспериментах оставление пахучих меток сопровождает все типы взаимодействий у этого вида как между самцами и самками, так и при однопололых взаимодействиях (Wynne-Edwards, Lisk, 1987) и при реакции на изолированные обонятельные сигналы (Reasner, Johnston, 1987).
На рисунке ва показаны контуры индивидуальных участков трех самцов (№№ 4,6 и 13) в течение 10, 15 и 5 ночей наблюдений, соответственно, на площадке мечения 4 га. Значками разной формы обозначены точки, где были зарегистрированы акты мечения самцов средне-брюшной железой. Их общее количество составляло 95, 33 и 96, соответственно для самцов 4, 6, 13. Маркирование территории происходило как на перекрывающихся участках обитания самцов, так и вне их. При наличии тенденции к маркировке пограничных точек участка мы все же не можем утверждать, что метки имеют исключительно демаркационную функцию. Увеличивалась частота маркирования средне-брюшной железой и в период рецептивности одной из самок. При этом самцы иногда выходили за пределы своего обычного участка обитания и маркировали около нор рецептивной самки. В последнем случае это могло быть связано с проявлением также и конкурентных отношений между самцами за спаривание. Об этом будет подробнее сказано в разделе, посвященном половому поведению хомячков Кэмпбелла в природе.
На рисунке 65 (в той же координатной сетке) показано расположение индивидуальных участков четырех самок. Участки трех самок (№1, №2 и №5) полностью перекрываются с участками всех помеченных радиопередатчиками самцов, участок одной самки (№7) перекрывался только с участком самца №13. За две недели наблюдений удалось зарегистрировать спаривания самок 4 раза: у трех самок (№1, №2 и №5) -послеродовой эструс; у молодой самки (№109) в возрасте 4-5 недель (ее участок не показан на схеме). Самка №7 была беременна, но роды и послеродовой эструс не были зафиксированы.
Методические подходы к анализу восприятия животными обонятельных сигналов. интерпретация теста на продолжительность исследовательской реакции
Наиболее часто используемым тестом при изучении химической коммуникации млекопитающих, помимо редко наблюдаемых специфических форм поведения, является регистрация продолжительности исследовательской реакции на разные пахучие вещества (Doty, 1975). Предъявляя одновременно два или более обонятельных сигнала, по разнице во времени определяют способность животного различать их. Редуцируя исходные источники обонятельных сигналов (удалением групп соединений или конкретных веществ), по исследовательской реакции судят об активности разных их компонентов. Как было показано в разделах 1.3.1. и 1.3.2., продолжительность исследовательской реакции на мочу, например, у самца-реципиента, возрастает в ряду: чужой вид - самец своего вида - самка своего вида в состоянии анэструса -самка своего вида в состоянии эструса. Очевидно, что в зависимости от индивидуального опыта или ведущей в данный момент мотивации реакция на тот или иной сигнал может меняться. Однако в условиях лабораторного содержания и стандартизированных условий эксперимента характер реакции сходен у разных видов. Вопрос о том, почему одни пахучие вещества исследуются дольше других и что происходит в организме особи-реципиента во время экспозиции обонятельного сигнала неоднократно поднимался в литературе (см. обзор - (Котенкова, 1988), но целенаправленно он не исследовался. Для нас же важно было показать, каким образом предъявляемый образец воздействует на реципиента -связана ли продолжительность исследовательской реакции с информационным содержанием источника или имеется какой-то иной механизм его воздействия. Ответ на этот вопрос имеет для нас принципиальное значение, поскольку многие тесты, описанные в данной работе построены на использовании именно этой методики. Для ответа на него был проведен специальный эксперимент, суть которого состояла в оценке продолжительности исследовательского поведения реципиентов (самцами сирийского хомяка) при экспозиции образцов обонятельных сигналов, предъявляемых в разных сочетаниях. Параллельно регистрировали другие формы активности (вертикальные стойки, комфортное, маркировочное поведение). Если продолжительность исследования одного и того же типа образца достоверно не зависит от типа альтернативного сигнала, то это, скорее всего, можно интерпретировать, как время, необходимое для считывания информации (Сербенюк, 1983). Если время, проводимое около образца, зависит от условий предъявления (одиночное, групповое и тип парного сигнала), то это иной тип воздействия - изменение гормонального статуса, возбуждение, пусковой механизм для разворачивания других форм поведения.
Работа проведена на половозрелых сексуально опытных самцах сирийского хомяка в возрасте 60-120 дней. Обонятельными сигналами служила интактная моча сирийского хомяка или крысы или вагинальный секрет самки сирийского хомяка. При одиночном предъявлении помимо продолжительности исследования трубочки (в данном случае с одним выходным отверстием) визуально фиксировали сопутствующие элементы поведения: комфортное, маркировочное, вертикальные стойки. Всего в эксперименте использовано 70 самцов сирийского хомяка, каждый из которых участвовал в опытах не более чем в трех различных сериях с интервалом не менее 5 дней.
Роль микрофлоры вагинальнго мешка в продуцировании полового феромона у самок сирийского хомяка
Сирийский хомяк (Mesocricetus auratus) — чрезвычайно удобный объект для такого рода исследований. Во-первых, у самок выделяется большое количество секрета, накапливающегося в вагинальном мешке, где создаются благоприятные условия для развития бактерий. Во-вторых, бактерии могут участвовать в образовании диметилдисульфида и других составляющих секрета, которые аттрактивны для самцов {Singer et al., 1976) и инициируют половое поведение самцов (наши данные). В-третьих, эстральные циклы самок сирийского хомяка в норме регулярны и продолжаются четверо суток, а беременность — 16 суток, что позволяет за короткое время проследить большое количество циклов. Важно и то, что самки хомяков используют секрет вагины для маркировки территории {Johnston, 1974), причем маркировочная активность наблюдается постоянно, но наиболее интенсивна она на стадии проэструса {Lisk et al., 1983), и минимальна в течение беременности и лактации {Johnston, 1980). Таким образом, условия развития бактерий в вагинальном секрете являются проточными, а скорость протока определяется частотой маркировки.
Работа проводилась на взрослых половозрелых самках сирийского хомяка (Mesocricetus auratus). 20 животных содержали в стандартных условиях в виварии при естественном освещении (ноябрь), затем в течение 3 месяцев при искусственном световом режиме: 14 ч — свет, 10 ч — темнота. Первую часть эксперимента проводили в период сниженной репродуктивной активности (при укороченном световом дне, в ноябре), вторую — через 2 мес содержания при удлиненном световом дне, т. е. после восстановления нормальных репродуктивных функций. В период проведения эксперимента ежедневно или 2 раза в сутки у каждой самки стерильным тампоном отбирали пробу вагинального секрета, которую тонким слоем наносили на предметное стекло, высушивали на воздухе, фиксировали и окрашивали карболовым генцианвиолетом. Препараты микроскопировали мри увеличении 1000х. Наступление рецептивности у небеременных самок контролировали ежедневным подсаживанием тестового самца по демонстрации самкой позы лордоза. В нескольких случаях самцу давали возможность покрыть самку и ежедневно в течение последующей беременности (включая день родов) и лактации продолжали брать вагинальные мазки описанным выше способом.
Количественный анализ состава клеточных элементов вагинального мазка и бактерий проводили путем подсчета клеток в препаратах в 10 полях зрения при увеличении 1000х, S=0.049 мм2.
Во время первой части эксперимента многие самки при сохранении циклических изменений клеточных элементов вагинальной слизи не показывали поведенческой рецептивности. После восстановления нормальных репродуктивных функций все они циклировали нормально и демонстрировали лордоз-реакцию каждые 4 дня.
В вагинальной слизи постоянно присутствовали микробные ассоциации, однако количество бактерий колебалось в течение цикла. Наименьшее число микроорганизмов наблюдалось на стадии диэструса. В это же время в слизи было мало эпителиальных клеток и лейкоцитов. Перед началом проэструса происходило значительное увеличение количества бактерий, а затем ядросодержащих, крупных, овальных и удлиненных эпителиальных клеток. Далее количество бактерий начинало снижаться; лейкоцитов в это время в мазках было немного. У самок наступала рецептивность. 11а следующей стадии цикла большинство выделяющихся в вагинальную слизь эпителиальных клеток теряло прозрачность и интенсивно окрашивалось карболовым генцианвиолетом; ядра в таких клетках не выявлялись. Количество бактерий и лейкоцитов изменялось незначительно. Эта фаза длилась недолго и сменялась следующей, на которой в картине мазков преобладали прозрачные ороговевшие чешуйки, увеличивалось число лейкоцитов, и одновременно вновь происходило обильное размножение бактерий. Они присутствовали как в толще секрета, так и на поверхности клеток. Далее общее количество эпителиальных клеток, лейкоцитов и бактерий снижалось, возвращалось к исходному уровню, соответствующему стадии покоя.