الجرذان العارية غريبة. تعيش تحت الأرض، وغير حساسة إلى حد كبير لبعض أنواع الألم، ويمكنها البقاء دون أكسجين لفترة طويلة، ونادرًا ما تصاب بالسرطان، وتعيش لأكثر من 30 عامًا - عقودًا أطول من القوارض المماثلة في الحجم. كما أنها اجتماعية بشكل فائق، مثل النمل أو النحل: في مستعمرة تضم أكثر من مئة حيوان، تتكاثر أنثى واحدة فقط، هي الملكة.

لفترة طويلة، افترض العلماء أن الملكة تبقي الإناث الأخريات في الطابور من خلال التنمر والعنف. لكن هذا يبدو غير عملي عندما تكون مملكتك شبكة من الأنفاق تمتد حتى ثلاثة كيلومترات. الآن، اكتشف فريق من مختبر لوين في مركز ماكس ديلبروك للطب الجزيئي في برلين أنها في الواقع برنامج إشارات شمية متطور.

"من الواضح جدًا أن الجرذان العارية لديها أنوف كبيرة جدًا وتشم كثيرًا،" يقول غاري لوين، المؤلف الرئيسي للدراسة. تمتلك الجرذان العارية حوالي 1200 جين مستقبل شمي - أكثر من الفئران (حوالي 1000) وأكثر بكثير من البشر الذين لديهم بضع مئات فقط. كما أنها عمياء. "يجب أن تكون قادرة على التنقل والتحرك دون رؤية، لذا فإن الشم هو أحد الأشياء المحسنة،" قال لوين.

لمعرفة مدى اعتمادها على الشم، جمع الفريق باقات روائح من حيوانات فردية عن طريق وضع أنبوب بلاستيكي ماص بالقرب من جرذ عاري لمدة نصف ساعة تقريبًا. ثم حللوا هذه الروائح في مطياف الكتلة، وفصلوها إلى حوالي 100 مركب كيميائي مميز.

بناءً على عينات من مئات الجرذان العارية، تعلم الفريق أن كل مستعمرة تحمل توقيعًا كيميائيًا مميزًا. عندما تم وضع جرذان عارية من مستعمرات مختلفة معًا، شم بعضها البعض لمدة 40 ثانية تقريبًا ليقرروا صديقًا أم عدوًا. إذا كان عدوًا، هاجموا، غالبًا بشكل مميت. "الجرذان العارية مثل البشر بمعنى أنها شديدة كراهية الأجانب،" قال لوين.

تعطيل الخلايا العصبية الشمية للحيوانات مؤقتًا بمواد كيميائية جعل كراهية الأجانب تختفي. "لقد كانوا متسامحين مع بعضهم البعض، ولم يكن هناك قتال،" قال لوين.

إلى جانب إشارات الصديق أو العدو، وجد الباحثون إسترًا معينًا يسمى إيزوبروبيل ميريستات في باقات روائح الملكات - وليس في أي مكان آخر. "كان لدى الإناث المتكاثرة هذا الجزيء الخاص الذي لم يكن لدى الحيوانات غير المتكاثرة،" قال لوين.

تفرز الملكات إيزوبروبيل ميريستات من أعضائها التناسلية وتلطخه عبر الأنفاق أثناء تجوالها. تتبع المركب خلال دورة التكاثر للملكة أظهر أنه يرتفع وينخفض مع خصوبتها، ويبلغ ذروته عندما تكون في شبق أو حامل. "إنه في الواقع علامة جيدة جدًا على ما إذا كانت الملكة قادرة على التكاثر،" قال لوين. بالإضافة إلى ذلك، فهو مستقر: لا يزال الباحثون قادرين على اكتشافه في الأقفاص بعد حوالي 24 ساعة من التطبيق. نظرًا لأن نظام جحر المستعمرة يمكن أن يمتد حتى ثلاثة كيلومترات، "يبقى لفترة، لذا فهي تحتاج إلى عمل أقل لنشر الرائحة،" أضاف لوين.

تحديد الجزيء كان شيئًا؛ إظهار ما يفعله كان شيئًا آخر. مستعمرات الجرذان العارية منظمة في تسلسل هرمي مرتبط بشكل فضفاض بحجم الجسم. يصنف العلماء الرتب باستخدام اختبار الهيمنة: عندما يلتقي حيوانان في نفق، أيهما يتراجع يكون أقل رتبة. عندما اختبر فريق لوين كيف تتفاعل الجرذان العارية مع إيزوبروبيل ميريستات، كان الرد يعتمد على الرتبة.

في متاهة T مع جزيء الملكة على جانب واحد، تجنبه الإناث الأعلى رتبة - تلك التي لديها فرصة واقعية لتصبح ملكة. "لدينا فكرة، على الرغم من أننا لم نثبتها، أنه في بيئة طبيعية، تحاول الحيوانات الأعلى رتبة تجنب الملكة، لأن الملكة قد تكون عدوانية تجاهها،" قال لوين.

أظهر التصوير بالموجات فوق الصوتية الوظيفي أن نفخ إيزوبروبيل ميريستات على الأنف ينشط جزءًا كبيرًا من القشرة الشمية. فسر الفريق هذا كدليل على أن المركب يسجل كإشارة مميزة. علاوة على ذلك، أدى التعرض لرائحة الملكة إلى تحولات هرمونية.

الإناث غير المتكاثرة لديها مستويات عالية من البرولاكتين، وهو هرمون يثبط الخصوبة أثناء الرضاعة. وجد فريق لوين أن مستويات البرولاكتين تنخفض عند إزالة الملكة.