Голые землекопы — странные создания. Они живут под землей, в значительной степени нечувствительны к некоторым видам боли, могут долго обходиться без кислорода, редко болеют раком и доживают до 30 лет — на десятилетия дольше, чем другие грызуны аналогичного размера. Они также эусоциальны, как муравьи или пчелы: в колонии из более чем сотни особей размножается только одна самка — королева.

Долгое время ученые предполагали, что королева держит других самок в узде с помощью запугивания и насилия. Но это кажется непрактичным, когда твое королевство — сеть туннелей, протяженностью до трех километров. Теперь команда из лаборатории Левина в Центре молекулярной медицины имени Макса Дельбрюка в Берлине обнаружила, что на самом деле это сложная обонятельная сигнальная программа.

«Совершенно ясно, что у землекопов довольно большие носы и они много нюхают», — говорит Гари Левин, старший автор исследования. У голых землекопов около 1200 генов обонятельных рецепторов — больше, чем у мышей (примерно 1000) и намного больше, чем у людей с их жалкими несколькими сотнями. К тому же они слепы. «Им приходится ориентироваться и передвигаться без зрения, поэтому обоняние — одна из тех вещей, которые усилены», — сказал Левин.

Чтобы выяснить, насколько сильно они полагаются на запах, команда собрала букеты запахов от отдельных животных, удерживая впитывающую пластиковую трубку возле землекопа около получаса. Затем они проанализировали эти запахи на масс-спектрометре, разделив их примерно на 100 различных химических соединений.

На основе образцов от сотен землекопов команда узнала, что каждая колония несет различимую химическую сигнатуру. Когда землекопов из разных колоний помещали вместе, они обнюхивали друг друга около 40 секунд, чтобы решить, друг или враг. Если враг, они нападали, часто со смертельным исходом. «Голые землекопы похожи на людей в том смысле, что они очень ксенофобны», — сказал Левин.

Временное отключение обонятельных сенсорных нейронов животных с помощью химикатов заставило ксенофобию исчезнуть. «Они в основном были дружелюбны друг к другу, и никакой драки не было», — сказал Левин.

Помимо сигналов «свой-чужой», исследователи обнаружили специфический эфир — изопропилмиристат — в букетах запахов королев и нигде больше. «У размножающихся самок была эта конкретная молекула, которой не было у неразмножающихся животных», — сказал Левин.

Королевы выделяют изопропилмиристат из половых органов и размазывают его по туннелям, когда перемещаются. Отслеживание соединения в течение репродуктивного цикла королевы показало, что его уровень растет и падает вместе с ее фертильностью, достигая пика, когда она в течке или беременна. «Это на самом деле очень хороший маркер того, способна ли королева к размножению», — сказал Левин. Кроме того, он стабилен: исследователи могли обнаружить его в клетках примерно через 24 часа после нанесения. Поскольку система нор колонии может простираться до трех километров, «он сохраняется некоторое время, так что ей нужно меньше работы, чтобы распространять запах», — добавил Левин.

Определить молекулу было одно; показать, что она делает, — другое. Колонии голых землекопов организованы в иерархию, слабо коррелирующую с размером тела. Ученые сортируют ранги с помощью теста на доминирование: когда два животных встречаются в туннеле, тот, кто уступает, имеет более низкий ранг. Когда команда Левина проверила, как землекопы реагируют на изопропилмиристат, реакция зависела от ранга.

В Т-образном лабиринте с молекулой королевы на одной стороне самки более высокого ранга — те, у кого есть реальный шанс стать королевой — избегали ее. «У нас есть идея, хотя мы ее не доказали, что в нормальной среде животные высокого ранга пытаются избегать королеву, потому что королева может быть агрессивной по отношению к ним», — сказал Левин.

Функциональная ультразвуковая визуализация показала, что распыление изопропилмиристата на нос активирует большую часть обонятельной коры. Команда интерпретировала это как доказательство того, что соединение регистрируется как отчетливый сигнал. Более того, воздействие запаха королевы вызывало гормональные сдвиги.

У неразмножающихся самок высок уровень пролактина — гормона, подавляющего фертильность во время лактации. Команда Левина обнаружила, что уровень пролактина падает, когда королеву удаляют.