Шесть лет спустя после знаменательного исследования Уинслоу Ларри провел очень простой, но показательный опыт. Он взял самцов степных и горных полевок и вводил в мозг одним особям вазопрессин, а другим – плацебо. Затем он помещал самца на одну сторону двусторонней площадки рядом с обездвиженной самкой. Все горные полевки подошли к спящей самке, обнюхали ее, образно говоря, пожали плечами и отправились осматривать клетку. Результат был одинаков независимо от того, получили они вазопрессин или плацебо. А вот у степных полевок различия были явными. Самцы, которым ввели вазопрессин, обнюхав самку, прижимались к ней и ухаживали гораздо активнее, чем самцы, получившие плацебо. Внешне это напоминало пиявочный «ложный флирт», за исключением того, что у полевок под рукой была настоящая самка, пусть и в бессознательном состоянии, с которой можно было флиртовать.
Результаты описанного опыта кажутся простыми, но выводы, которые из них следуют, потрясающие: это доказывает, что вазопрессин в мозге двух очень похожих видов совершенно по-разному влияет на их социальное поведение. Рецепторы – это белки, а белки закодированы в генах. Гены – это разные участки ДНК, в каждом из которых хранится информация о каком-нибудь белке. Однако только одна часть гена несет информацию о белке, другая его часть такой информации не содержит – это так называемый промотор. Два гена, кодирующие один и тот же белок, могут различаться по строению промотора. Эта часть гена очень важна: от промотора зависит, в каких именно клетках будет синтезироваться закодированный белок (в нашем случае рецептор вазопрессина). Ларри решил проверить, не может ли разница в строении промотора быть причиной тех различий, которые он наблюдал в поведении степных, серых и горных полевок. Он изолировал ген рецептора вазопрессина, который называется avpr1a, у степных и у серых полевок и сравнил их строение.
Гены обоих видов оказались одинаковы на 99 процентов – свидетельство того, что структура рецептора белка тоже одинакова. Но различия всё же были: они содержались в том фрагменте промотора, который генетики называют «мусорной» ДНК («мусорной» она была названа потому, что раньше ее считали совершенно бесполезной). Эта «мусорная» ДНК состоит из повторяющихся, дублирующих друг друга фрагментов. Когда клетки делятся, происходит копирование всей молекулы ДНК, и каждая новая клетка получает новую копию. Но во время считывания информации с того участка, который назвали «мусорным», копирующий механизм начинает «спотыкаться», «заедать», как «заедает» проигрыватель при воспроизведении испорченного музыкального диска. В результате новая клетка получает копию ДНК, в которой содержится иное, чем в оригинальной ДНК, число повторяющихся (дублирующих друг друга) фрагментов. Иначе говоря, «мусорная» ДНК – «горячая точка» эволюции. Это явление навело Ларри на мысль, что именно «мусорная» ДНК ответственна за различия в количестве вазопрессиновых рецепторов в мозге, а значит, и за различия в поведении.
Насколько же сильно распределение рецепторов в мозге влияет на поведение? Чтобы это узнать, Ларри и его сотрудники взяли целиком ген avpr1a полевок (вместе с кодирующим участком и с «мусорной ДНК» промотора) и встроили его в ДНК мышиных эмбрионов, то есть они получили мышей, у которых рецепторы вазопрессина в мозге были представлены в том же количестве, что и в мозге степных полевок. Самцы этих трансгенных мышей выросли, им сделали инъекцию вазопрессина, и брачное поведение этих от природы полигамных животных изменилось: оно стало очень напоминать поведение степных полевок. Самцы гораздо активнее обнюхивали партнершу и с большей готовностью за ней ухаживали. Других отличий от нормальных мышей у этих особей не было. Чувствительность рецепторов окситоцина была одинакова. Они в привычной мышиной манере обследовали новую клетку, а когда Ларри дал им понюхать ватные шарики, надушенные запахом лимона и запахом самок мышей с удаленными яичниками, никакой разницы в реакции не последовало. Единственное различие между трансгенными самцами и обычными заключалось в том, как они обращаются с самкой: трансгенные самцы оказались мастерами флирта.
Описанный эксперимент одним из первых доказал, что поведение может сильно меняться из-за мутации в регулирующем промоторе. Это означает, что поведение, которое мы считаем неизменяемым, по крайней мере типичным для конкретного вида, зависит от строения крайне изменчивых участков ДНК.
Поскольку трансгенные мыши не стали моногамными, как степные полевки, возник естественный вопрос: если поместить ген avpr1a моногамной степной полевки в ДНК родственного вида полигамной полевки, изменит ли это что-нибудь? Лаборатория Ларри провела схожую серию экспериментов с самцами серых полевок. Они сосредоточили свое внимание на системе поощрения, в которой действует дофамин, а именно на паллидуме – области, которая, как выяснил Инзел, содержит разное число рецепторов у разных видов. (Паллидум моногамных видов мышей и мартышек-игрунок несет намного больше рецепторов по сравнению с близкородственными полигамными мышами и обезьянами.) Ларри взял мощный вирус, который проник в клетку и внедрил в ее ДНК свои вирусные гены. Затем он убрал гены вируса, заменил их геном avpr1a степных полевок. Миранда Лим, его студентка, изъяла этот измененный вирус и ввела его в паллидум серых полевок. Вирус сделал свое дело, и клетки паллидума начали создавать рецепторы вазопрессина в том же количестве, в каком они содержатся у самцов степных полевок. Самцов на сутки подсадили в клетки к восприимчивым самкам. Как и ожидалось, пары всю ночь спаривались, как любые нормальные серые полевки. Затем самцам устроили тест на предпочтение партнера. Когда им предоставили выбор между самкой, с которой они провели ночь, и другой самкой, контрольная группа самцов (им ввели плацебо) не выразила никаких предпочтений: они уделяли незнакомым самкам столько же внимания, сколько и своим ночным подружкам, что вполне в духе серых полевок. Однако самцы с геном степных полевок avpr1a прижимались к своим ночным партнершам гораздо дольше, чем их собратья из контрольной группы. Ларри и его коллеги «включили» у них моногамное поведение или, если хотите, создали супружескую привязанность у вида, который не образует прочных связей. Ученые изменили врожденное поведение животных всего одной генетической операцией, и это был даже не новый ген, а только другая версия уже имеющегося у серых полевок гена. Но после такой операции не просто возникло большое различие между двумя особями одного вида – вся социальная система стала иной: моногамной вместо полигамной. Граница между двумя совершенно разными образами жизни оказалась зыбкой.
Успех эксперимента объясняется примерно так же, как и результаты исследования женской привязанности (на самом деле нервные волокна окситоцина и вазопрессина можно найти в одних и тех же областях мозга). Под влиянием андрогенов, воздействующих на гетеросексуально организованный мужской мозг, и поощрения, возникающего в мозге в ответ на запах самки в течке, самцы спаривались, также получая за это мозговое поощрение. Во время полового акта они обоняли запах самки и воспринимали всю доступную социальную информацию. Секс стимулировал выброс вазопрессина из волокон, берущих начало в миндалевидном теле. К прилежащему ядру и паллидуму поступал поток дофамина, в латеральной перегородке и паллидуме происходило объединение данных о партнерше. Под влиянием дофамина и данных о самке между нейронами формировалась прочная связь – связь между социальными сигналами от самки и поощрением в мозге. Теперь у самцов серых полевок, как и у их родственников – степных полевок, поощрение было ассоциировано с конкретной самкой: им нравилось иметь постоянную подружку.