Tumpukan kapas dan hamster naik dan turun dengan mantap, seolah-olah kedua tikus padang rumput yang dirangkul di bawahnya bernapas serentak. Di alam liar, "keripik kentang padang rumput" ini akan beruntung untuk menikmati beberapa bulan perusahaan mitra: ukuran camilan mereka membuatnya populer dengan musang, elang, dan ular. Tetapi di sini di kandang pembibitan di Pusat Penelitian Primata Nasional Yerkes Atlanta, para tikus dapat mengharapkan dua atau tiga tahun hidup bersama yang bahagia, mengeluarkan sampah dengan kecepatan satu bulan.
Konten terkait
- Ini Otakmu tentang Ayah
“Hidup itu baik, ” kata Larry Young, seorang peneliti Yerkes yang telah mempelajari voles selama hampir dua dekade. "Mereka punya teman. Bahan bersarang. Tidak ada parasit. Semua makanan kelinci yang mereka inginkan. ”
Voles mungkin terlihat seperti pompom animasi dengan mata yang bersinar dan awas terhadap Anda dan saya, tetapi Young dan rekan-rekannya melihat mereka sebagai kunci untuk memahami beberapa impuls manusia yang paling lembut dan misterius: mengapa kita merawat pasangan kita, memanjakan anak-anak kita, bahkan berkabung mati kita. Bagaimanapun, kata "vole" adalah anagram untuk "cinta."
“Pekerjaan saya terpusat pada pertanyaan utama ini: Mengapa kita berinteraksi dengan orang lain seperti yang kita lakukan?” Kata Young. Jawabannya, menurut pendapatnya, hampir selalu turun ke neurokimia, tetapi itu bukan subjek yang mudah dipelajari. Para ilmuwan tidak bisa banyak merusak otak manusia atau primata hidup lainnya, dan yang mati tidak banyak berguna. Banyak penyelidikan molekuler dari pikiran, baik atau buruk, berfokus pada tikus laboratorium putih, tetapi Young menolak model hewan ini sebagai "sekumpulan mutasi." Setelah seabad perkawinan sedarah untuk penelitian medis, itu jauh dari alam. .
Vole itu terkait erat dengan lemming dan menyerupai hamster. (Joel Sartore / Kreatif Geografis Nasional) 
Tidak seperti 97 persen mamalia, vole bersifat monogami, membentuk ikatan yang bertahan lama setelah kawin (seringkali seumur hidup, meskipun pendek). (Joel Sartore / Kreatif Geografis Nasional) 
Vole prairi jantan menempel oleh mitra wanitanya, menghabiskan lebih dari 60 persen waktunya di sarang bersama anak-anaknya. (Todd Ahern) 
Larry Young telah mempelajari voles selama hampir dua dekade. Penelitian sebelumnya menyelidiki bagaimana gen mendorong perilaku pada kadal cambuk. (Atas perkenan Larry Young) 
Dengan mempelajari tikus, Larry Young telah belajar bahwa hanya sedikit molekul yang mengatur interaksi sosial kita. (Courtesy Larry Young) 
Tikus Prairie biasanya bersarang di lubang bawah tanah. Mereka memotong rumput di permukaan untuk membuat jaringan jalur setinggi dua inci dan panjang hingga 80 kaki. (Yva Momatiuk Dan John Eastcott) 
Vole Prairie hidup di habitat berumput dengan tanah kering. Sampah tanah yang melimpah adalah nilai tambah; voles menggunakannya untuk menyembunyikan jaringan jejak mereka. (Yva Momatiuk dan John Eastcott) Vole, yang terkait erat dengan lemmings dan menyerupai hamster, adalah subjek eksperimental yang jauh lebih baru: Vole prairie pertama yang direkayasa untuk memiliki gen dari spesies lain muncul di tempat kejadian hanya pada tahun 2009. (Mereka bersinar hijau karena mereka ditandai dengan protein ubur-ubur neon). dimaksudkan untuk memberi sinyal secara visual bahwa transfer DNA berhasil.) Pada 2012, para ilmuwan pertama-tama membacakan DNA dalam buku instruksi genetika atau genom tikus. Dan meskipun dalam beberapa hal hewan pengerat itu adalah pembebani bucktoothed seperti yang lainnya, kadang-kadang dianggap sebagai hama oleh tukang kebun, itu menunjukkan sifat-sifat sosial yang kita anggap sebagai manusia yang dalam.
Yang paling menonjol, vole — tidak seperti 97 persen mamalia — adalah monogami, membentuk ikatan yang bertahan lama setelah kawin (seringkali seumur hidup, meskipun pendek). "Laki-laki dan perempuan datang bersama, laki-laki mendekati perempuan sehingga dia masuk ke estrus, dan mereka kawin, " jelas Young. "Dan kemudian sesuatu terjadi pada saat mereka kawin, dan pada jam-jam setelah itu, sehingga kedua binatang itu terikat dan mereka ingin tetap bersama selalu." Daripada meninggalkan bayi-bayi berikutnya untuk bernasib, laki-laki bertahan untuk membesarkan mereka. . Wanita itu jelas mengharapkan tindak lanjut ini, menarik pria itu dengan tengkuknya jika dia tidak melakukan bagiannya. Dan ketika seorang pasangan meninggal, tikus muda mengalami sesuatu yang mirip dengan kesedihan.
Mungkin yang paling menarik dari semuanya, dari perspektif ilmiah, tikus padang rumput memiliki sepupu yang hampir identik yang disebut tikus padang rumput yang sama sekali tidak memiliki kecenderungan sosial. Dengan membandingkan tikus yang setia dengan doppelgängers mereka yang tidak pilih-pilih, Young dan rekan-rekannya berharap untuk mengungkap sirkuit saraf di balik kecenderungan monogami tikus padang rumput itu. "Vole prairie menginginkan kontak sosial, dan vole meadow tidak, " kata Young.
"Hadiah luar biasa bagi sains, " adalah bagaimana Thomas Insel, kepala Institut Nasional Kesehatan Mental dan perintis dalam studi vole, menggambarkan makhluk itu. "Eksperimen sudah dilakukan secara alami, " katanya. “Apa hasilnya? Apa yang dimodifikasi secara genetis di otak untuk mendapatkan perbedaan perilaku ini? "
Untuk mengetahuinya, Young menggunakan seperangkat alat biomolekuler yang sangat canggih, dari sekuensing genetik hingga transkriptomik.
Tetapi mungkinkah seekor hewan serendah tikus tanah, yang baru-baru ini direkrut dari dataran Amerika, benar-benar memiliki rahasia untuk dibagikan tentang teka-teki manusia seperti perselingkuhan, dan mungkin bahkan gangguan sosial seperti autisme? Tentu saja, kata Young, yang sendiri memulai kehidupan sebagai makhluk provinsi, lahir "satu mil di jalan tanah" di negara pasir dan pinus Sylvester, Georgia. (Dia masih menyimpan sebuah pondok di sana, di mana dia mengaburkan mahasiswa pascasarjana yang disahkan melalui pengelupasan kambing dan praktik-praktik lainnya.) Dia bahkan belum pernah mendengar tentang DNA sampai setelah sekolah menengah. Sebagian dari ketertarikannya pada perilaku vole dan struktur otak tampaknya berasal dari rasa ingin tahu tentang jalan hidupnya sendiri: pernikahan, perceraian, pernikahan kembali, lima anak dan hubungan cinta yang berkelanjutan dengan ilmu saraf yang membawanya jauh dari akar-akarnya di pedesaan.
***
Vole prairie pertama kali menarik perhatian sains pada tahun 1970-an, ketika mamalia Lowell Getz meluncurkan studi populasi rutin di ladang alfalfa dan padang rumput bluegrass dekat dengan Universitas Illinois di Urbana-Champaign, tempat ia mengajar pada saat itu. Untuk mengurangi suhu di bawah nol di malam hari, ia dan peneliti lain terkadang membiarkan Jack Daniel's di ruang kerja bersama dengan lembar data dan bahan lainnya. Alkohol itu untuk konsumsi para peneliti sendiri; Tes rasa sejak itu menunjukkan bahwa tikus padang rumput menyukai minuman keras, dan wiski encer sebenarnya adalah umpan tikus yang baik.
Jagung pecah bekerja cukup baik di perangkap, tetapi para ilmuwan memang memperhatikan sesuatu yang tidak biasa. Tikus Prairie sering muncul berpasangan, sering laki-laki dan perempuan. Terkadang, para ilmuwan akan menjerat pasangan yang sama lagi berbulan-bulan sesudahnya. Pasangan-pasangan ini merupakan 12 persen tangkapan vole prairie dewasa, dibandingkan dengan hanya 2 persen di antara vole yang terperangkap lainnya. Untuk mencari tahu apa yang terjadi, Getz melengkapi selusin pasangan vole prairie dengan kerah radio mini yang ditenagai oleh baterai alat bantu dengar. Melacak pergerakan mereka melalui rerumputan yang lebat, ia menemukan bahwa 11 dari 12 "pasangan" hidup bersama kurang lebih secara permanen di sarang bawah tanah, perilaku yang hampir tidak pernah terdengar di antara tikus. Kedua anggota pasangan ke-12 memiliki pasangan lain di sarang cinta yang terpisah. Getz tampaknya telah menangkap dua mid-tryst.
Terkejut, ia membawa temuannya ke Sue Carter, seorang kolega di University of Illinois yang sedang mengerjakan endokrinologi hamster. Hamster betina secara rutin membantai dan memakan pasangan seksualnya. "Itu yang saya pikir normal, " kenang Carter. Dia tidak siap untuk keterikatan vole 'dengan pasangan mereka, atau yang ternyata menjadi sesi kawin yang tahan lama dan bersemangat ("Kami harus menempatkan mereka pada video selang waktu. Tidak ada yang bisa duduk di sana selama 40 jam!").
Tapi apa yang membuat keterikatan begitu kuat? Bagaimana tepatnya pasangan membuat ikatannya? Carter dan yang lainnya akhirnya menjadi pembawa pesan kimiawi oksitosin — juga hormon yang terkait dengan persepsi isyarat sosial, persalinan, dan ikatan ibu. Ketika seekor tikus padang rumput betina menerima suntikan oksitosin di otaknya, dia lebih sering bergaul dengan pasangannya dan membentuk ikatan yang lebih kuat. Hormon lain, vasopresin, yang terkait dengan teritorialitas, telah terbukti meningkatkan ikatan pasangan pada pria.
Mungkin, para peneliti mengusulkan, evolusi telah didukung oleh sirkuit saraf yang mapan. Jika hormon yang bertanggung jawab atas perilaku ibu pada wanita dan teritorialitas pada pria dilepaskan saat berhubungan seks, mereka dapat memupuk ikatan novel pria-wanita ini. Seks vole Prairie, misalnya, melibatkan stimulasi vagina-serviks dalam jumlah yang tidak biasa — mungkin perilaku yang disesuaikan yang memicu pelepasan oksitosin yang biasanya terkait dengan persalinan. Alih-alih mengikat dengan bayi, ikatan wanita dengan pasangannya.
Studi selanjutnya menunjukkan bahwa tidak seperti ikatan padang rumput yang menjauhkan diri dari ikatan, prairie voles memiliki reseptor oksitosin dan vasopresin di area otak yang terkait dengan hadiah dan kecanduan. Otak para tikus dicurangi untuk mengasosiasikan hadiah seks dengan kehadiran pasangan tertentu, seperti "seorang pecandu belajar hubungan dengan peralatan obat-obatan ketika semakin tinggi, sehingga bahkan pipa retaknya menjadi menyenangkan, " kata Young. Dia berpikir bahwa gaya perkawinan aneh manusia yang bertatap muka, yang menyoroti fitur fisik unik pasangan pada saat hadiah, mungkin juga berfungsi untuk memperkuat hubungan yang menyenangkan dengan satu individu.
Studi ikatan ikatan pada awal 1990-an membangkitkan minat Young, yang telah menemukan biologi molekuler di perguruan tinggi. Setelah lulus, ia melakukan penelitian di lab Texas yang mempelajari kadal whipail gender-bending, yang fluktuasi hormonnya memungkinkan mereka untuk beralih antara perilaku pria dan wanita. Dia menemukan dia bisa mengubah perilaku mereka secara dramatis dengan menyuntikkan mereka dengan satu hormon atau yang lain. Ketika dia pergi ke Yerkes, di Emory University, dia membawa berbagai teknik yang juga bisa menguraikan aktivitas gen. Dalam percobaan pertama dari jenisnya di makhluk-makhluk ini, tim Young menempatkan gen tikus padang rumput yang mengkode reseptor vasopresin ke dalam virus, dan kemudian menyuntikkan virus ke pusat-pusat hadiah otak tikus padang rumput. Inti nya? Untuk melihat apakah DNA alien akan mengubah perilaku tikus padang rumput itu. Itu terjadi: Ketika hewan-hewan tumbuh, mereka mulai menunjukkan perilaku ikatan pasangan. "Kami mengubah vole padang rumput menjadi vole prairie, secara perilaku, " katanya.
Jauh sebelum dia mulai bekerja sebagai vole, Young memahami kekuatan ikatan pasangan: Dia menikahi kekasih SMA-nya pada ulang tahunnya yang ke-18. Sekarang Young memahami bahwa ikatan pasangan apa pun bergantung pada serangkaian gen dan bahan kimia otak, mungkin bekerja bersama oksitosin dan vasopresin. Perampokannya yang terbaru adalah transkriptomik, bidang yang difokuskan pada messenger RNA, materi genetik yang bertanggung jawab untuk mengubah informasi dari DNA sel ke mesin pembuat proteinnya. Sementara DNA setiap sel dalam tubuh tetap sama, tingkat protein yang dihasilkan oleh terjemahan DNA itu berubah dari satu menit ke menit berikutnya. Laboratorium Young sedang mencoba untuk menyaksikan bagaimana messenger RNA berfluktuasi ketika ikatan pasangan vole prairie yang misterius ditempa. Para peneliti “mengorbankan” hewan-hewan tersebut pada berbagai tahap dalam proses ikatan, kemudian mengekstraksi mRNA. Jika sinyal mRNA menunjukkan bahwa gen aktif selama kawin di lembah padang rumput tetapi tidak di padang rumput, gen tersebut menjadi kandidat untuk dipelajari. "Kita dapat merancang eksperimen untuk memanipulasi gen-gen itu, " kata Young, "dan menentukan apakah mereka terlibat."
Demikian juga, dia ingin sekali melihat genom prairie vole yang baru disekuensing di samping genom meadow vole, untuk menemukan perbedaan yang layak diselidiki lebih lanjut. Tantangannya adalah bagaimana membuat komputer untuk membandingkan dan membedakan sejumlah besar informasi genetik.
"Ada 50 tahun kerja di depan kita, dan banyak hal yang kita tidak tahu, " katanya.
***
Inilah rahasia kecil yang kotor: Vole Prairie sosial, tetapi tidak secara seksual, monogami. Seperti halnya romansa manusia, ikatan pasangan tidak menghalangi apa yang oleh peneliti disebut perselingkuhan oportunistik, sebagaimana dibuktikan oleh dua pasangan Getz yang memiliki dua belas waktu. Perselingkuhan ini berarti bahwa banyak pejantan betina muda di luar sarang — dan secara tidak sengaja dapat membesarkan bayi orang lain. (Sekitar 10 persen anak muda berasal dari ayah yang bukan pelamar utama ibu mereka.) Dan sama seperti di kolam kencan manusia, beberapa laki-laki tidak memiliki ikatan pasangan sama sekali. Orang-orang seperti ini dikenal sebagai "pengembara."
Salah satu klaim Young atas ketenarannya adalah menunjukkan perbedaan genetik antara para bujangan karier dan para mitra setia. Ini ditemukan di bagian gen reseptor vasopresin yang disebut mikrosatelit, materi genetik berulang yang untuk waktu yang lama disebut “DNA sampah.” Laki-laki dengan versi panjang dari mikrosatelit adalah pengikat pasangan yang superior, karena mereka memiliki lebih banyak reseptor pada beberapa area otak, sementara pria dengan versi pendek mungkin tetap tidak terikat.
Variasi serupa mungkin juga penting di antara orang-orang. Peneliti Swedia melakukan genotipe hampir 2.000 orang dewasa dan bertanya kepada mereka tentang hubungan. Pria dengan dua salinan versi spesifik gen reseptor vasopresin dua kali lebih mungkin untuk melaporkan krisis dalam pernikahan mereka pada tahun lalu dibandingkan pria dengan satu atau nol salinan. Mitra mereka juga menyatakan kurang puas. Young belum menganalisis gennya sendiri: "Saya tidak ingin tahu, " katanya.
Apa yang dia ingin tahu lebih tentang apa yang membuat tikus padang rumput berbeda satu sama lain. Bisakah pengalaman awal kehidupan membuat perbedaan? Dan bisakah perbedaan itu menjelaskan perilaku manusia dan gangguan sosial?
Katie Barrett, seorang mahasiswa pascasarjana di lab Young, menarik beberapa pasang sarung tangan saat dia membawaku ke ruangan yang penuh dengan tikus dewasa. "Mereka menggigit, " katanya, dengan penjelasan. Vole jantan di ruangan itu, masing-masing berkeliaran di arena bilik alih-alih kandang biasa, berada di tengah-tengah tes preferensi pasangan, dasar dari banyak penelitian tikus. Bersama dengan jantan, betina berkerah dengan ikatan zip plastik ditambatkan di ujung yang berbeda dari masing-masing arena. Satu perempuan adalah pasangan laki-laki, dan satu lagi adalah orang asing. Meskipun dia mungkin kawin dengan keduanya, seorang lelaki yang terikat dengan baik harus menghabiskan lebih banyak waktu meringkuk dengan pasangannya. Sebuah program komputer menganalisis pergerakan tubuh kecilnya yang gemuk, dan menambahkan menit-menitnya.
Barrett telah menemukan bahwa vole bayi yang diisolasi dari penjilatan dan perawatan orang tua, interaksi yang dikenal untuk merangsang produksi oksitosin, memiliki masalah ikatan dengan pasangan masa depan — tetapi hanya jika vole yang terisolasi juga memiliki kepadatan reseptor oksitosin yang relatif rendah di area hadiah dari otak. Dia sedang melakukan tes untuk mengetahui apakah obat penambah oksitosin dapat melindungi masa depan sosial hewan yang terabaikan. "Bisakah Anda melakukan intervensi sejak dini dalam kehidupan dan melindungi terhadap hasil ini?" Tanya Barrett.
Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa efek oksitosin lebih kuat pada perempuan daripada laki-laki, tetapi dalam tes hari ini, laki-laki diperlakukan sebagai anak anjing ikatan cukup baik. "Aku tidak mengharapkan itu, " kata Barrett. Pelepasan oksitosin awal kehidupan tampaknya membangun otak sosial yang lebih kuat pada kedua jenis kelamin.
***
Voles, dan dengan ekstensi oksitosin, telah mulai menangkap imajinasi lebih luas, meskipun hasilnya terkadang konyol. Ada buku self-help Make Love Like a Prairie Vole: Six Steps to Passionate, Plentiful and Monogamous Sex, serta wewangian yang disebut "Liquid Trust, " semprotan oksitosin sintetis yang dipasarkan ke "orang lajang" dan "tenaga penjualan". Tentu saja, Young menunjukkan, bahkan jika semprotan bekerja (dan dia tidak mengatakan itu), pemakainya akan menghirup lebih banyak hormon daripada target potensial: "Siapa yang pada akhirnya akan mempercayai siapa?" Dia tertawa.
Tetapi beberapa kegunaan manusia cukup serius. Salah satu minat utama Young adalah terapi autisme. "Autisme adalah gangguan di mana isyarat sosial tidak begitu menonjol, anak-anak tidak termotivasi untuk berinteraksi dengan orang lain dan mengalami kesulitan membaca emosi, " katanya. "Semua hal sosial ini, oksitosin tampaknya merangsang." Oksitosin sintetis, yang diberikan melalui hidung, sedang digunakan dalam perawatan eksperimental yang berkaitan dengan autisme.
Ada alasan bagus untuk berhati-hati tentang kekuatan kuratif oksitosin. "Menurut pendapat saya sendiri, belum ada data awal yang cukup dari hewan, " kata Karen Bales, yang mempelajari ikatan sosial di University of California, Davis, dan khawatir tentang konsekuensi mengekspos otak berkembang ke molekul. Bales dan rekan-rekannya telah menemukan bahwa paparan oksitosin dapat menghambat ikatan pasangan di kemudian hari, khususnya pada tikus jantan. Dan meskipun beberapa pekerjaan, termasuk pada manusia, menunjukkan bahwa molekul dapat membantu sosialitas, yang lain menemukan bahwa efeknya tergantung pada individu dan situasi.
"Anda harus waspada terhadap ekstrapolasi prematur, " kata Insel, dari National Institute of Mental Health. "Anda ingin sangat berhati-hati dan tidak menganggap bahwa kami sangat, sangat prairie voles."
Yang kurang kontroversial, untuk saat ini, adalah pekerjaan Young dalam terapi kesedihan. Dia dan seorang rekan Jerman baru-baru ini mempelajari apa yang terjadi ketika voles dan pasangan hidupnya menjadi terpisah. Dalam tes stres yang ketat, termasuk yang menjatuhkan tikus ke dalam gelas air, mereka yang baru saja kehilangan pasangan mengalami kesulitan yang jauh lebih sedikit daripada yang lain. Sebaliknya, mereka melayang secara pasif, sepertinya tidak peduli apakah mereka hidup atau mati. Dalam beberapa hal, gejalanya menyerupai depresi. "Ketika hewan membentuk ikatan pasangan ini mereka menjadi kecanduan pasangan itu, dan ketika mereka kehilangan pasangan itu hampir seperti penarikan dari obat, " jelas Young. “Itu konsekuensi maladaptif dari hal yang bermanfaat secara evolusi. Ini penyakit cinta. "
Ketika para peneliti membedah otak hewan yang ditinggalkan, mereka menemukan peningkatan kadar zat kimia yang disebut corticotropin-releasing factor, atau CRF. Jika reseptor kimia hewan yang berduka diblokir, tikus itu berperilaku normal, berjuang keras untuk hidup. "Ini membantu kita memahami neurocircuitry yang mungkin terlibat dalam depresi secara umum, " kata Young.
Dia tahu secara langsung rasa sakit karena perpisahan. Sekitar satu dekade yang lalu, istri pertamanya, rekannya sejak SMA, meninggalkannya, membawa ketiga anak mereka. Selama berbulan-bulan ia melayang dalam gelas metaforis. “Saya tinggal di sebuah rumah tanpa perabotan, ” katanya. “Aku tidur di kasur anak kecil. Saya menyadari konsekuensi yang terjadi ketika Anda kehilangan seseorang yang Anda cintai, karena saya telah mengalaminya. Pada saat ini, ketika Anda melaluinya, Anda tidak memikirkan eksperimen dan hal-hal — dorongan dan dorongan ini hanya terjadi. "
Sejak itu, Young telah memulihkan momentumnya. Dia baru-baru ini mendirikan Pusat Neuroscience Sosial Translasional di Emory, yang berfokus pada bagaimana penelitian hewan dasar dapat menginformasikan perawatan baru untuk gangguan sosial manusia, dan mengadakan pertemuan internasional untuk para peneliti vole. Sebuah peta dunia di dinding kantornya menyoroti seberapa jauh dia telah melakukan perjalanan dari "jalan tanah" Sylvester-nya. Dalam sebuah perjalanan gila ke Madagaskar, dia dan peneliti lain mengumpulkan sampel otak dari dua spesies plover yang berkaitan erat, hewan lain dengan " cinta ”dalam namanya. Satu spesies bersifat monogami dan yang lainnya tidak. Young berharap untuk membandingkan kabel saraf mereka dengan kabelnya.
Mungkin yang paling signifikan, ia juga terikat pasangan lagi, kali ini dengan ilmuwan saraf lain. Saat makan malam, ia dan rekannya membahas poin-poin penting dari kerja hormonnya dan bagaimana hubungannya dengan kondisi manusia. Genetika dan kimia otak dapat membentuk setiap hubungan, tetapi mereka tidak membuat sihir bertahan dengan sendirinya. "Aku masih harus mengingat hari jadi itu, " katanya. "Aku masih harus membeli bunga."
