Az ösztönös viselkedés mechanizmusai rejtélyesek. Napjainkig még az az egyszerű dolog is, hogy egy egér hogyan képes erőteljes szaglását felhasználni annak érdekében, hogy felfedezze és kijátssza a ragadozókat, beleértve azokat a törzseket is, amelyekkel még sosem találkozott, molekuláris szinten teljesen ismeretlen volt.
A Harvard Orvostudományi Egyetem idegtudósai, David Ferrero és Stephen Liberles azonban felfedeztek egy olyan egyedi összetevőt, amely magas koncentrációban megtalálható a húsevők vizeletében, és amely összetevő kiváltja az egerekben és a patkányokban az ösztönös elkerülő választ. Ez az első eset, hogy tudósok egy olyan kémiai jegyet azonosítottak, amely lehetővé teszi a rágcsáló állatok számára, hogy általánosságban érzékeljék a húsevőket, mégpedig egy biztonságos távolságból.
A kutatásról beszámoló publikáció szerzői azt írják, hogy annak megértése, hogy a rágcsáló állatok milyen molekuláris bázis alapján ismerik fel a ragadozók szagát, olyan kritikus fontosságú eszközt ad a tudósok kezébe, amelynek segítségével vizsgálni tudják az ösztönös viselkedéssel társuló neurális (idegi) áramköri működést. A publikáció az amerikai „Nemzeti Tudományos Akadémia Közleményei” online változatában jelent meg.
A kutatás még 2006-ban kezdődött, amikor Stephen Liberles – jelenleg a Harvard Orvostudományi Egyetem sejtbiológia segédprofesszora – Linda Buck laboratóriumában dolgozott, posztdoktorális munkatársként. Linda Buck annak a teamnek a tagja, amely elnyerte a Nobel-díjat azoknak a receptoroknak az azonosításáért, amelyek lehetővé teszik a szagló idegsejteknek, hogy felismerjék a szagokat. Liberles a laboratóriumi munkája során azonosította a szaglóreceptorok egy új típusát, az ún. nyom-amin-társult receptorokat (angol rövidítése: TAARs).
Az egereknek kb. 1200 fajta szaglóreceptoruk van, ebből 14 fajta TAARs. Összehasonlításképpen, az embereknek – akik jobban támaszkodnak a látásukra, mint a szaglásukra – kb. 350 szagló- és 5 TAARs receptoruk van.
Mr. Liberles kezdeti eredményei azt jelezték, hogy néhány TAARs detektálja azokat a vegyi anyagokat, amelyek az egerek vizeletében találhatók, beleértve egy olyan kemikáliát is, amely a hím egerek dúsított terméke. Liberles kíváncsi volt, vajon a TAARs receptorok (amelyről úgy tűnik, hogy eredetileg a viselkedést és érzelmeket közvetítő neurotranszmitter receptorokból fejlődött ki) szerepet játszanak-e a rágcsálók szociális viselkedésében. Továbbá, hogy milyen egyéb, a természetben jelentkező szagokat képes még felismerni.
Liberles segédprofesszor a saját laboratóriumukban, a Harvard Egyetemen David Ferrero posztgraduális hallgatóval kezdett bele annak keresésébe, vajon milyen egyéb természetes összetevők vannak még, amelyeket a TAARs receptorok képesek felismerni. Kutatásuk során a kereskedelmi forgalomban kapható ragadozó és préda állatok vizeletét használták fel (ezeket a kertészek és a vadászok használják). Mr. Ferrero felfedezte, hogy a 14 típusú TAARs egyike, a TAAR4 képes volt detektálni néhány húsevő állat szagát.
Úgy tűnt, egy kairomon-t találtak, amely egy olyan vegyi anyag, ami a feromon hormonhoz hasonlóan működik, kivéve, hogy ez az anyag a különböző törzsek tagjai között kommunikál, mintsem ugyanazon törzsek tagjai között. E felfedezést megelőzően a tudomány mindössze a rókák által termelt erős illatú kairomonokat ismerte, a más ragadozók által termelteket nem, és két, nem erős illatú összetevőt, melyet a macskák és a patkányok termelnek. Az erős illatú összetevők aeroszolossá válnak és nagy távolságokban is szagolhatok; a nem erős illatú összetevőket közvetlen közelről kell szagolni, ez pedig nem segíti elő a ragadozók elkerülését, inkább csak a közeli szemléjüket.
„Az egyik dolog, ami teljesen új, az az, hogy ez egy generalizált ragadozó kairomon, ami erős illatú.” – mondja Ferrero. „A rágcsálók számára azonban ez a maga a veszély szaga.”
Mr. Ferrero azonosította az összetevőt, amely a TAAR4-et 2-feniletilaminként aktiválja, ami viszont a fehérje anyagcsere terméke. Ezt követően 38 különböző emlős állat törzstől szerzett mintákat, és 19 húsevő törzsből 18-nál a 2-feniletilamin megemelkedett szintjét találta, míg a nem húsevőknél ez nem állt fenn (pl. nyulak, rénszarvas, zsiráf és a főemlősök). „Az már régóta ismert, hogy a ragadozók szaga nagyszerű rágcsáló elrettentő szer, de mi egy olyan molekulát fedeztünk fel, amely ennek az ökológiai kapcsolatnak egy kulcsfontosságú része.” – jelentette ki Ferrero.
Egy viselkedési tesztsorozatban a patkányok és az egerek a 2-feniletilamin szagának egy világos és ösztönös elkerülését mutatták. A kutatók megismételték a viselkedési teszteket, mégpedig egy húsevő mintáit felhasználva, amelyek azonban 2-feniletilaminban legyengítettek voltak. A patkányok nem mutatták a legyengített húsevő vizelet teljes elkerülését, jelezve ezzel, hogy a 2-feniletilamin a ragadozó elkerülésének a kulcs hajtóereje.
Mivel az emberi szervezetben nem található meg a TAAR4 génje, az emberek nem is tapasztalhatnak semmi olyasmit, mint amit a rágcsálók, amikor 2-feniletilamint szagolnak. Számunkra, emberek számára, ennek a vegyületnek csak enyhén szólva nem kellemetlen (semleges) szaga van.
Az, hogy mi történik a receptorok és az agy területei között, ami kiváltja az elkerülő viselkedést, továbbra is rejtély marad, amelynek azonban direkt orvosi relevanciája van.
Liberles segédprofesszor szerint: „Embereknél az agy azon részei, melyek a „szeretem” és a „nem szeretem” kérdéssel foglalkoznak, nagyon sok betegségben – mint amilyen a drogfüggőség is – „félrecsúsznak”. A ragadozó szagra adott válaszokat a stressz és a szorongás rendellenességek modellezésére használták. Eljutni a kemikáliáktól a receptorokon és az idegsejtek áramkörein keresztül a viselkedéstípusokhoz, ez maga a tudomány Szent Grálja.”
Mr. Ferrero ehhez az alábbiakat teszi hozzá: „Az idegi áramkörök olyanok, mint a fekete doboz, de itt mi egy vegyi stimulánst és egy „kandidáns” receptort azonosítottunk, amelyek egy viselkedéstípust váltanak ki. Úgy érezzük, ez egy fontos első lépés volt az ösztönös viselkedés idegi áramkör sémájának megértésében.”
Érdekességképpen: A kutatást az amerikai „Siketség és Más Kommunikációs Rendellenességek Nemzeti Intézete” finanszírozta.
