Il mucchio di biancheria da letto di cotone e di criceto si alza e si abbassa costantemente, come se le due arvicole di praterie rannicchiate sotto respirino all'unisono. In natura, queste "patatine della prateria" sarebbero fortunate a godersi alcuni mesi della compagnia di un partner: le loro dimensioni appetibili li rendono popolari con donnole, falchi e serpenti. Ma qui nelle gabbie riproduttive del Yerkes National Primate Research Center di Atlanta, le arvicole possono aspettarsi due o tre anni di beata convivenza, facendo esplodere i rifiuti al ritmo di uno al mese.
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"La vita è bella", afferma Larry Young, un ricercatore di Yerkes che studia arvicole da quasi due decenni. “Hanno un compagno. Materiali di nidificazione. Nessun parassita Tutto il cibo del coniglio che potrebbero desiderare. "
I voli possono sembrare pompon animati con occhi brillanti e attenti a te e me, ma Young e i suoi colleghi li vedono come la chiave per comprendere alcuni degli impulsi più teneri e misteriosi dell'umanità: perché ci prendiamo cura dei nostri partner, coccoliamo i nostri figli, persino piangiamo i nostri morti. La parola "arvicola" è, dopo tutto, un anagramma per "amore".
"Il mio lavoro è tutto incentrato su questa domanda centrale: perché interagiamo con gli altri nel modo in cui lo facciamo?", Afferma Young. La risposta, a suo avviso, si riduce quasi sempre alla neurochimica, ma non è una materia facile da studiare. Gli scienziati non possono manomettere molto il cervello degli umani o di altri primati viventi e quelli morti non sono molto utili. Molte indagini molecolari sulla mente si sono concentrate, nel bene o nel male, sul topo da laboratorio bianco, ma Young considera questo modello animale come "una borsa di mutazioni". Dopo un secolo di consanguineità per la ricerca medica, è troppo lontano dalla natura .
L'arvicola è strettamente correlata al lemming e ricorda un criceto. (Joel Sartore / National Geographic Creative) 
A differenza del 97 percento dei mammiferi, le arvicole sono monogame e formano legami che durano a lungo dopo l'accoppiamento (spesso per la vita, anche se breve). (Joel Sartore / National Geographic Creative) 
Un'arvicola di prateria maschio attacca la sua compagna, trascorrendo più del 60 percento del suo tempo nel nido con i cuccioli. (Todd Ahern) 
Larry Young studia arvicole da quasi due decenni. Un lavoro precedente ha studiato il modo in cui i geni guidano il comportamento nelle lucertole a frusta. (Per gentile concessione di Larry Young) 
Studiando arvicole, Larry Young ha appreso che solo una manciata di molecole orchestra le nostre interazioni sociali. (Per gentile concessione di Larry Young) 
Le arvicole della prateria in genere nidificano nelle tane sotterranee. Tagliano l'erba sulla superficie per creare una rete di sentieri larghi due pollici e lunghi fino a 80 piedi. (Yva Momatiuk e John Eastcott) 
Le arvicole della prateria vivono in habitat erbosi con terreno asciutto. Abbondanti rifiuti di terra sono un vantaggio; le arvicole lo usano per nascondere la loro rete di sentieri. (Yva Momatiuk e John Eastcott) L'arvicola, strettamente correlata ai lemming e somiglianti ai criceti, è un argomento sperimentale molto più recente: le prime arvicole della prateria progettate per possedere geni di un'altra specie sono apparse sulla scena solo nel 2009. (Brillavano di verde perché erano etichettate con una proteina di medusa fluorescente intendeva segnalare visivamente che il trasferimento del DNA aveva funzionato.) Nel 2012, gli scienziati hanno prima letto il DNA nel libro di istruzioni genetiche delle arvicole o nel genoma. E anche se per certi versi il roditore è un toso con i denti a punta come un altro, a volte considerato un parassita dai giardinieri, mostra tratti sociali che riteniamo profondamente umani.
Soprattutto, le arvicole - a differenza del 97 percento dei mammiferi - sono monogame, formando legami che durano a lungo dopo l'accoppiamento (spesso per la vita, anche se breve). "Maschio e femmina si uniscono, il maschio corteggia la femmina in modo che entri in estro, e si accoppiano", spiega Young. "E poi succede qualcosa nel momento in cui si accoppiano, e nelle ore successive, in modo che quei due animali si siano legati e vogliono stare sempre insieme." Invece di abbandonare i bambini successivi al destino, i maschi restano in piedi per allevarli . La femmina si aspetta chiaramente questo seguito, tirando il suo ragazzo per la piega del collo se non sta facendo la sua parte. E quando un partner muore, le arvicole sperimentano qualcosa di simile al dolore.
Forse la cosa più eccitante di tutte, dal punto di vista scientifico, le arvicole della prateria hanno cugini quasi identici chiamati arvicole che non condividono nessuna delle loro inclinazioni sociali. Confrontando i fedeli roditori con i loro doppelgängers promiscui, Young e i suoi colleghi sperano di rivelare i circuiti neurali dietro le tendenze monogame del vole della prateria. "Le arvicole della prateria bramano il contatto sociale, e le arvicole non lo fanno", dice Young.
Un "dono straordinario alla scienza" è il modo in cui Thomas Insel, capo del National Institute of Mental Health e pioniere degli studi sulle arvicole, descrive le creature. "L'esperimento è già stato fatto dalla natura", afferma. “Quali sono i risultati? Cosa è stato modificato geneticamente nel cervello per ottenere questa differenza di comportamento? "
Per scoprirlo, Young utilizza una serie incredibilmente sofisticata di strumenti biomolecolari, dal sequenziamento genetico alla trascrittomica.
Ma un animale umile come l'arvicola della prateria, reclutato solo di recente dalle pianure americane, potrebbe davvero avere segreti da condividere su enigmi umani come l'infedeltà e forse anche disturbi sociali come l'autismo? Assolutamente, dice Young, che lui stesso ha iniziato la sua vita come una creatura provinciale, nato "un miglio lungo una strada sterrata" nella campagna di sabbia e pini di Sylvester, in Georgia. (Mantiene ancora una capanna lì, dove fa a pezzi i dottorandi citando la pelle di capra e altre pratiche.) Non aveva mai sentito parlare del DNA se non dopo il liceo. Parte del suo interesse per il comportamento arvicolo e la struttura del cervello sembra derivare dalla curiosità per il proprio percorso di vita: matrimonio, divorzio, nuovo matrimonio, cinque figli e una relazione amorosa in corso con la neuroscienza che lo ha portato lontano dalle sue radici rurali.
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L'arvicola della prateria attirò per la prima volta la scienza negli anni '70, quando il mammologo Lowell Getz lanciò uno studio di routine sulla popolazione nei campi di erba medica e nei pascoli bluegrass vicino all'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign, dove insegnava all'epoca. Per ridurre il limite delle temperature sotto lo zero durante la notte, lui e altri ricercatori a volte hanno tenuto nascosto lo studio di Jack Daniel insieme alle schede tecniche e ad altri materiali. L'alcool era per il consumo proprio dei ricercatori; test di gusto da allora hanno dimostrato che le arvicole della prateria gradiscono il liquore e il whisky diluito potrebbero in effetti essere state una buona esca per l'arvicola.
Il grano spezzato ha funzionato abbastanza bene nelle trappole, ma gli scienziati hanno notato qualcosa di insolito. Le arvicole della prateria si presentavano spesso in coppia, spesso un maschio e una femmina. A volte, gli scienziati avrebbero riacquistato lo stesso duo mesi dopo. Queste coppie costituivano circa il 12% delle catture di arvicola della prateria adulta, rispetto al solo 2% di altre arvicole intrappolate. Per scoprire che succede, Getz ha equipaggiato una dozzina di coppie di arnie da prateria con collari radio in miniatura alimentati da batterie di apparecchi acustici. Seguendo i loro movimenti attraverso l'erba fitta, scoprì che 11 delle 12 "coppie" abitavano più o meno permanentemente in tane sotterranee, un comportamento quasi inaudito tra i roditori. Entrambi i membri della dodicesima coppia avevano altri partner in nidi d'amore separati. Apparentemente Getz aveva catturato i due in mezzo alla prova.
Stupito, portò le sue scoperte a Sue Carter, un collega dell'Università dell'Illinois che stava lavorando sull'endocrinologia del criceto. Le femmine di criceto macellano regolarmente e mangiano i loro partner sessuali. "È quello che pensavo fosse normale", ricorda Carter. Non era preparata per l'attaccamento delle arvicole ai loro partner o per quelle che si rivelarono sessioni di accoppiamento durature e appassionate ("Dovevamo metterle in video time-lapse. Nessuno poteva sedersi lì per 40 ore!").
Ma cosa rende l'attaccamento così forte? Come fa esattamente una coppia a creare il suo legame? Carter e altri alla fine si misero d'accordo con l'ossitocina del messaggero chimico - anche un ormone associato alla percezione di segnali sociali, parto e legame materno. Quando una femmina di prateria ha ricevuto un'iniezione di ossitocina nel suo cervello, si è rannicchiata di più con il suo partner e ha stretto legami più forti. Un altro ormone, la vasopressina, correlata alla territorialità, è stato trovato per promuovere il legame di coppia nei maschi.
Forse, hanno suggerito i ricercatori, l'evoluzione aveva fatto affidamento su circuiti neuronali ben consolidati. Se gli ormoni responsabili del comportamento materno nelle femmine e la territorialità nei maschi venissero rilasciati durante il sesso, potrebbero favorire questo nuovo legame maschio-femmina. Il sesso della prateria arteriosa, ad esempio, comporta una quantità insolita di stimolazione vaginale-cervicale, probabilmente un comportamento adattato che innesca il rilascio di ossitocina normalmente associato al parto. Invece di legare con un bambino, la femmina lega con il suo partner.
Studi successivi hanno dimostrato che, diversamente dalle arvicole che evitano il legame, le arvicole della prateria hanno recettori dell'ossitocina e della vasopressina in aree del cervello associate alla ricompensa e alla dipendenza. Il cervello delle arvicole è truccato per associare la ricompensa del sesso alla presenza di un particolare partner, proprio come "un tossicodipendente impara un'associazione con l'armamentario della droga quando si alza, così anche la sua pipa da crack diventa piacevole", dice Young. Pensa che lo strano stile di accoppiamento faccia a faccia degli umani, che evidenzia le caratteristiche fisiche uniche di un partner al momento della ricompensa, probabilmente serva anche a cementare una piacevole connessione con un singolo individuo.
Gli studi sui legami vole dei primi anni '90 hanno incuriosito Young, che aveva scoperto la biologia molecolare al college. Dopo la laurea, ha fatto ricerche in un laboratorio del Texas studiando le lucertole a frusta di genere, i cui ormoni fluttuanti consentono loro di spostarsi tra comportamento maschile e femminile. Scoprì di poter cambiare drasticamente il loro comportamento iniettandoli con un ormone o un altro. Quando andò a Yerkes, alla Emory University, prese con sé varie tecniche che potevano anche decifrare l'attività genetica. Nel primo esperimento di questo tipo in queste creature, il team di Young ha inserito un gene di arvicola da prateria che codifica per un recettore della vasopressina in un virus e quindi ha iniettato il virus nei centri di ricompensa del cervello dell'arvicola di prato. Il punto? Per vedere se il DNA alieno avrebbe alterato il comportamento dell'arvicola. Lo ha fatto: quando gli animali sono cresciuti, hanno iniziato a mostrare comportamenti di legame di coppia. "Abbiamo trasformato un'arvicola di prato in un'arvicola di prateria, a livello comportamentale", afferma.
Molto prima di iniziare il suo lavoro arrogante, Young capì il potere del legame di coppia: sposò il suo fidanzato delle superiori al suo 18 ° compleanno. Ora Young capisce che qualsiasi legame di coppia dipende da una serie di geni e sostanze chimiche del cervello, che probabilmente lavorano a fianco dell'ossitocina e della vasopressina. La sua incursione più recente riguarda la trascrittomica, un campo incentrato sull'RNA messaggero, il materiale genetico responsabile della trasmissione di informazioni dal DNA di una cellula ai suoi macchinari per la produzione di proteine. Mentre il DNA di ogni cellula del corpo rimane lo stesso, il livello di proteine prodotte dalla traduzione di quel DNA cambia da un minuto all'altro. Il laboratorio di Young sta cercando di vedere come l'RNA messaggero fluttua mentre viene forgiato il misterioso legame di coppia di arvicola della prateria misteriosa. I ricercatori "sacrificano" gli animali in varie fasi del processo di legame, quindi estraggono l'mRNA. Se il segnale mRNA indica che i geni sono attivi durante l'accoppiamento nelle praterie ma non nelle praterie, questi geni diventano candidati per lo studio. "Siamo in grado di progettare esperimenti per manipolare quei geni", afferma Young, "e determinare se sono coinvolti."
Allo stesso modo, è ansioso di guardare il suo genoma di arvicola di prateria appena sequenziato accanto al genoma di arvicola di prato, per trovare differenze degne di ulteriori indagini. La sfida consiste nel far confrontare e confrontare i computer con una così grande quantità di informazioni genetiche.
"Ci aspettano 50 anni di lavoro e molti altri che non conosciamo", afferma.
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Ecco un piccolo segreto sporco: le praterie sono socialmente, ma non sessualmente, monogame. Come per i romanzi umani, il legame di coppia non preclude ciò che i ricercatori chiamano infedeltà opportunistica, come evidenziato dalla dodicesima coppia a due tempi di Getz. Questa infedeltà significa che molti maschi generano giovani al di fuori del nido e possono finire casualmente per crescere i bambini di qualcun altro. (Circa il 10 percento dei giovani proviene da un padre che non è il pretendente principale della madre.) E proprio come nel pool di incontri umani, alcuni maschi non accoppiano affatto. Questi individui footloose sono noti come "vagabondi".
Una delle affermazioni di Young alla fama è quella di individuare una differenza genetica tra i laureati in carriera e i partner devoti. Si trova in una porzione di un gene recettore della vasopressina chiamato microsatellite, materiale genetico ripetitivo che per lungo tempo è stato chiamato "DNA spazzatura". I maschi con una versione lunga del microsatellite sono accoppiatori di coppia superiori, perché hanno più recettori in alcuni aree cerebrali, mentre i maschi con una versione breve potrebbero rimanere distaccati.
Variazioni simili possono avere importanza anche tra le persone. Ricercatori svedesi hanno genotipizzato quasi 2.000 adulti e hanno chiesto loro delle relazioni. Gli uomini con due copie di una versione specifica di un gene recettore della vasopressina avevano il doppio delle probabilità di denunciare una crisi nel loro matrimonio nell'ultimo anno rispetto agli uomini con una o zero copie. I loro partner hanno anche espresso meno soddisfazione. Young non ha analizzato il proprio gene: "Non voglio saperlo", afferma.
Quello che vuole sapere è di più su ciò che rende le praterie diverse l'una dall'altra. Le esperienze della prima infanzia possono fare la differenza? E questa differenza potrebbe far luce sul comportamento umano e sui disordini sociali?
Katie Barrett, una studentessa laureata nel laboratorio di Young, indossa più paia di guanti mentre mi conduce in una stanza piena di arvicole per adulti. "Sono amari", dice, a titolo di spiegazione. Le arvicole maschili nella stanza, ciascuna in roaming nelle arene camerate anziché in gabbie ordinarie, sono nel mezzo di un test delle preferenze del partner, il fondamento di gran parte della ricerca vole. Insieme al maschio, le femmine con colletto in plastica sono legate alle estremità opposte di ogni arena. Una femmina è la compagna del maschio e un'altra è completamente estranea. Sebbene possa accoppiarsi con entrambi, un maschio ben legato dovrebbe passare molto più tempo a rannicchiarsi con il suo partner. Un programma per computer analizza i movimenti del suo corpicino grassoccio, sommando i minuti.
Barrett ha scoperto che le arvicole isolate dal leccare e la cura dei genitori, un'interazione nota per stimolare la produzione di ossitocina, hanno difficoltà a legarsi con i futuri compagni, ma solo se le arvicole isolate hanno anche una densità relativamente bassa di recettori dell'ossitocina nelle aree di ricompensa del cervello. Sta conducendo test per scoprire se un farmaco che aumenta l'ossitocina può proteggere il futuro sociale degli animali trascurati. "Puoi intervenire presto nella vita e proteggerti da questo risultato?" Chiede Barrett.
Precedenti lavori avevano dimostrato che gli effetti dell'ossitocina erano più forti nelle femmine che nei maschi, ma nei test di oggi i maschi trattati come cuccioli si stanno legando abbastanza bene. "Non me lo aspettavo", dice Barrett. Il rilascio di ossitocina nella prima infanzia sembra costruire un cervello sociale più forte in entrambi i sessi.
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I voli e, per estensione, l'ossitocina, hanno iniziato a catturare l'immaginazione in modo più ampio, sebbene il risultato sia a volte sciocco. C'è il libro di auto-aiuto Make Love Like a Prairie Vole: Six Steps to Passionate, Plentiful and Monogamous Sex, oltre a una fragranza chiamata "Liquid Trust", uno spray sintetico di ossitocina commercializzato sia per "single" che per "venditori". Certo, sottolinea Young, anche se lo spray funziona (e non sta dicendo che lo fa), chi lo indossa inalerebbe molto più dell'ormone di qualsiasi potenziale bersaglio: "Chi finirà per fidarsi di chi?", Ride.
Ma alcuni usi umani sono abbastanza seri. Uno degli interessi primari di Young sono le terapie per l'autismo. "L'autismo è un disturbo in cui i segnali sociali non sono così salienti, i bambini non sono motivati a interagire con gli altri e hanno difficoltà a leggere le emozioni", sottolinea. "Tutte queste cose sociali, l'ossitocina sembra stimolare". L'ossitocina già sintetica, somministrata attraverso il naso, viene utilizzata in trattamenti sperimentali relativi all'autismo.
Tuttavia, ci sono buone ragioni per essere cauti sui poteri curativi dell'ossitocina. "Secondo me, non ci sono stati dati preliminari sufficienti sugli animali", afferma Karen Bales, che studia il legame sociale presso l'Università della California, Davis, e si preoccupa delle conseguenze dell'esposizione del cervello in via di sviluppo alla molecola. Bales e i suoi colleghi hanno scoperto che l'esposizione all'ossitocina può inibire il legame di coppia in età avanzata, in particolare nelle arvicole maschili. E sebbene alcuni lavori, compresi gli esseri umani, dimostrino che la molecola può aiutare la socialità, altri scoprono che l'effetto dipende dall'individuo e dalla situazione.
"Devi stare attento all'estrapolazione prematura", afferma Insel, del National Institute of Mental Health. "Vuoi stare molto attento e non dare per scontato che siamo arvicole di praterie molto, molto grandi."
Meno controverso, per il momento, è il lavoro di Young nella terapia del dolore. Lui e un collega tedesco hanno recentemente studiato cosa succede quando arvicole e i loro compagni di vita si separano. In rigorosi test di stress, compresi quelli che hanno lasciato cadere i roditori in un bicchiere d'acqua, quelli che avevano appena perso un partner hanno lottato molto meno degli altri. Invece, passarono fluttuando passivamente, senza sembrare preoccuparsi se vivessero o morissero. In un certo senso, i loro sintomi assomigliavano alla depressione. "Quando gli animali formano questo legame di coppia diventano dipendenti da quel partner e quando perdono il partner è quasi come il ritiro da una droga", spiega Young. “È una conseguenza disadattiva di una cosa evolutivamente utile. È la malattia dell'amore. "
Quando i ricercatori hanno analizzato il cervello degli animali in lutto, hanno trovato livelli elevati di una sostanza chimica chiamata fattore di rilascio di corticotropina o CRF. Se i recettori chimici degli animali in lutto erano bloccati, le arvicole si comportavano normalmente, lottando ferocemente per la vita. "Ci aiuta a capire i neurocircuiti che possono essere coinvolti nella depressione in generale", afferma Young.
Conosce in prima persona il dolore della separazione. Circa un decennio fa, la sua prima moglie, la sua compagna dal liceo, lo lasciò, portando con sé i loro tre figli. Per mesi fluttuò in un becher metaforico. "Ho vissuto in una casa senza mobili", dice. “Ho dormito sul materasso di un bambino. Ho capito le conseguenze che accadono quando perdi qualcuno che ami, perché ci sono passato. Al momento, quando lo attraversi, non pensi a esperimenti e cose: questi impulsi e impulsi stanno solo accadendo. "
Da allora Young ha recuperato il suo slancio. Ha recentemente fondato il Center for Translational Social Neuroscience presso Emory, che si concentra su come la ricerca animale di base può informare i nuovi trattamenti per i disturbi sociali umani, e ha convocato un incontro internazionale per ricercatori di arvicola. Una mappa del mondo sul muro del suo ufficio evidenzia fino a che punto ha viaggiato dalla sua "strada sterrata" di Sylvester. In un folle viaggio in Madagascar, lui e altri ricercatori hanno raccolto campioni di cervello di due specie di piviere strettamente correlate, un altro animale con " amore "nel suo nome. Una specie è monogama e l'altra no. Young spera di confrontare il loro cablaggio neurale con quello delle arvicole.
Forse in modo più significativo, ha anche legato di nuovo, questa volta con un altro neuroscienziato. Durante la cena lui e il suo partner discutono i punti più fini del suo lavoro ormonale e come si collega alla condizione umana. La genetica e la chimica del cervello possono modellare ogni relazione, ma non fanno durare la magia da soli. "Devo ancora ricordare l'anniversario", dice. "Devo ancora comprare i fiori."
