"L'ormone prodotto da queste cellule è stato in realtà scoperto per la prima volta negli esseri umani molti decenni fa, ma nessuno sapeva veramente cosa facesse", ha detto Andrés Bendesky, MD, Ph.D., ricercatore principale presso lo Zuckerman Institute della Columbia. "Abbiamo scoperto che può promuovere l'allevamento nei topi, il che ci dà un'idea di cosa potrebbe fare negli esseri umani."

Il nuovo studio ha studiato due specie di topi. Uno è il mammifero più abbondante nel Nord America:il topo cervo (Peromyscus maniculatus), che si estende dall'Alaska all'America centrale. L'altro, il topo selvatico (Peromyscus polionotus), vive in Florida e Georgia ed è un po' più piccolo, pesa circa 13 grammi rispetto ai 18 grammi del topo cervo.

Più di 100 anni di ricerche precedenti hanno dimostrato che le specie di topi si comportano in modi sorprendentemente diversi. Mentre il topo cervo è promiscuo (anche una sola cucciolata di cuccioli può avere quattro padri diversi), i topi di campo più antichi si accoppiano per tutta la vita.

Tuttavia, lavori precedenti suggerivano anche che queste specie fossero fratelli evolutivi, sulla base di somiglianze nei loro crani, denti e altre caratteristiche anatomiche, nonché nella loro genetica. Per scoprire perché questi parenti stretti dei topi si comportano in modo così diverso, gli scienziati hanno esaminato le loro ghiandole surrenali.

"Questa coppia di organi, situati nell'addome, produce molti ormoni importanti per il comportamento", ha affermato il dottor Bendesky, che è anche assistente professore di ecologia, evoluzione e biologia ambientale alla Columbia University. "Questi includono gli ormoni dello stress come l'adrenalina, ma anche una serie di ormoni sessuali."

Le ghiandole surrenali di questi topi si sono rivelate di dimensioni sorprendentemente diverse. Negli adulti, le ghiandole surrenali dei topi monogami sono circa sei volte più pesanti di quelle dei topi promiscui (dopo aver adeguato le differenze di peso corporeo tra le specie).

"Questa straordinaria differenza nella dimensione di un organo interno tra specie così strettamente imparentate non ha precedenti", ha affermato il dottor Bendesky.

L'analisi genetica delle cellule surrenali ha rivelato che un gene, Akr1c18, presentava molta più attività nei topi monogami che nei roditori promiscui. L'enzima codificato da questo gene aiuta a creare un ormone poco studiato noto come 20⍺-OHP, che si trova anche negli esseri umani e in altri mammiferi.

I ricercatori hanno osservato che l’aumento dell’ormone 20⍺-OHP ha potenziato il comportamento di accudimento in entrambe le specie di topi. Ad esempio, il 17% dei topi promiscui a cui è stato somministrato l'ormone ha curato i propri cuccioli e li ha riportati ai nidi, mentre nessuno si comportava in questo modo se non veniva somministrato l'ormone.

"Questo segna la prima volta che abbiamo trovato qualcosa che potrebbe aumentare le cure parentali nel gruppo promiscuo", ha detto il dottor Bendesky.

Normalmente queste ghiandole sono divise in tre zone. Ma gli scienziati hanno scoperto che le ghiandole surrenali dei topi monogami possedevano una quarta zona.

"Abbiamo chiamato questa zona inaudita, che in latino significa 'zona precedentemente inaudita', perché nessuno ha mai osservato questo tipo di cellula in un altro animale", ha detto Natalie Niepoth, Ph.D., co-autrice della ricerca. lo studio che ora è uno scienziato senior presso Regeneron.

Nelle cellule della zona inaudita, i ricercatori hanno scoperto che 194 geni, incluso Akr1c18, erano molto più attivi rispetto agli stessi geni in altre cellule surrenali. Le loro analisi hanno anche identificato i geni chiave alla base dello sviluppo e della funzione della zona inaudita nei topi oldfield.

Questa struttura del tutto inaudita apparentemente si è evoluta rapidamente. Le mutazioni genetiche si accumulano nei genomi a ritmi approssimativamente prevedibili nel tempo. Misurando il numero di mutazioni che distinguono queste specie, gli scienziati hanno stimato che questo nuovo tipo di cellula si è evoluto negli ultimi 20.000 anni, "il che è solo un batter d'occhio quando si parla di evoluzione", ha detto il dottor Bendesky.

Molto rimane incerto su ciò che guida l’evoluzione del comportamento monogamo. Un argomento suggerisce che la monogamia può aumentare le possibilità che i genitori collaborino per prendersi cura della prole, poiché i padri sono più sicuri che i piccoli siano loro.

Questo tipo di lavoro di squadra può aumentare le possibilità che la progenie sopravviva, soprattutto quando le risorse sono limitate, ha affermato il dottor Bendesky. Le cellule surrenali appena scoperte promuovono il comportamento genitoriale tipico della monogamia, hanno osservato i ricercatori.

Le nuove scoperte potrebbero fornire spunti per quanto riguarda il comportamento genitoriale e le sfide negli esseri umani, ha suggerito il dottor Niepoth. Ad esempio, nei topi, il 20⍺-OHP viene spesso convertito in un composto molto simile alla molecola allopregnanolone, che si trova naturalmente negli esseri umani ed è stato approvato dalla FDA come farmaco per aiutare a trattare la depressione postpartum che le persone spesso sperimentano dopo il parto. , ha detto il dottor Bendesky.

"Spero che il nostro studio motivi ulteriori indagini sul legame tra 20⍺-OHP e genitorialità negli esseri umani", ha affermato Jennifer R. Merritt, Ph.D., co-prima autrice dello studio e ricercatrice post-dottorato nel laboratorio Bendesky. "Abbiamo molto da imparare sul ruolo svolto da questo ormone nel comportamento dei genitori umani."