那些不怕猫的老鼠,可能是这个器官退化了

犁鼻器 图片来源:Wikipedia

老鼠和猫,就是天生的冤家。如果猫在附近,有的老鼠即使还没看到猫的身影,也会拔腿就跑。这是为什么呢,难道老鼠能闻出猫的气味?老鼠有两个嗅觉器官可以闻到东西,一个就是我们所熟知的鼻子,另一个则是犁鼻器(Vomeronasal organ,缩写VNO)。

什么是犁鼻器呢?

简单来说,犁鼻器是鼻腔前面的一对盲囊,它上面也有化学感受器,只不过犁鼻器上的化学感受器和鼻子上的化学感受器功能不太一样。普通鼻子是用来闻可挥发性性化学物质的,闻一闻臭不臭,香不香,臭的一般就不能吃了。而犁鼻器则是用来闻一些不挥发物质的,比如费洛蒙(pheromone)。费洛蒙是一种在同种生物间传递的化学讯息,就是同类用来社交的“语言”。对动物来说,费洛蒙传递了雌性动物是否进入了适合繁衍的发情状态讯息。

蛇的犁鼻器 图片来源:Wikipedia

当然,除了用于交配,费洛蒙还有其他社交功能,这里就不一一介绍了。

对于人类来说,犁鼻器已经高度退化了,只有少数人还有这一器官。不过,即便还拥有这一器官,研究也没有发现犁鼻器的功能有其他动物那么强大。

回到老鼠这一话题,既然犁鼻器可以用来传递同类的化学信息,那它可不可以嗅出猫的化学信息呢?于是科学家做了一个实验,他们将混有猫唾液、大鼠尿液(大鼠是会吃小鼠的)、蛇皮精华液的棉球投入到装有老鼠的笼中,笼中有长着犁鼻器的正常小鼠,也有没了犁鼻器的突变小鼠。

结果,正常的老鼠好像感受到了捕食者一样,马上蜷缩到角落里,而那些突变的老鼠则一点也不害怕。即使把已经麻醉的活大鼠丢到笼子里,结果也一模一样。那些突变的老鼠甚至过于放松警惕,蜷缩在大鼠旁边睡觉。

感受到了危险气息的老鼠蜷缩在一个角落里 (图片来源:文献1)

同时,科学家还给老鼠的神经元经行了染色标记,当神经元被激活时,染料就会发光。科学家发现,当有犁鼻器的老鼠感受到棉球里的物质的时候,与犁鼻器相关联的神经元就会被激活。这下,科学家就确定了犁鼻器是可以感受到捕食者,也就是猫的气味了。

被染色的神经元 (图片来源:参考文献1)

那么具体是什么化学物质让老鼠害怕呢?

科学家将组成捕食者气味的化学物质全分离出来,然后分别混入棉球上,再丢入笼子里,看是哪一个才是让老鼠感到害怕的“恐惧气味”。结果,只有一种物质让老鼠产生了恐惧,一种叫Mups (major urinary proteins)的尿蛋白。

Mups是一种在许多动物尿液或其他分泌物存在的小分子蛋白质,含量很少。如果你的尿检中发现尿蛋白含量过高,就要警惕自己是不是肾脏出问题了。不同的动物体内尿蛋白类型都不太一样,即使亲缘关系较近,比如小鼠和大鼠,它们的尿蛋白种类也不太一样。

小鼠的一个Mups结构 (图片来源:wikipedia)

而猫的Mups也不一样。正是因为Mups这种独特性,才让老鼠感知到了猫的存在。所以说,正是老鼠的犁鼻器嗅到了猫的Mups,才会害怕。但到底Mups是如何作用于神经元的,它的机制是怎么样的,这些还是有待研究的。

作为一种警告的信号,Mups蛋白无色无味,并且看不到,从进化的角度来看,是很有用的。如果大老远就能感受到捕食者的气息,对于老鼠来说,其生存能力就得到大大地增强。

原来真的有种味道叫恐惧。

人类的犁鼻器退化了,不能闻到危险的信号了,但人类的视觉却比老鼠强很多,现在人类已经进化成非常依赖视觉的动物了。

参考文献:

Papes, F., Logan, D. W., & Stowers, L. (2010). The Vomeronasal Organ Mediates Interspecies Defensive Behaviors through Detection of Protein Pheromone Homologs. Cell, 141(4), 692–703. doi:10.1016/j.cell.2010.03.037

https://en.wikipedia.org/wiki/Vomeronasal_organ

稿源:科普中国

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