Непредсказуемые мыши

Естественно, ученые использовали мышей одного пола (это были самки) и возраста и примерно одинаковой массы. В период эксперимента их держали поодиночке, других мышей рядом не было. Температура в помещениях была постоянной и везде одинаковой, как и фотопериод. Достаточно легко стандартизировать состав и количество корма. Все эти параметры на результат не влияли. Это было что-то другое... Попробуйте придумать несколько таких параметров, которые было труднее сделать одинаковыми во всех трех лабораториях.

Один из приглашенных экспертов дал такой совет: «Увольте или отправьте в отпуск весь технический персонал и наберите новый через агентство по найму... (далее шло название одной из профессий)». Ученые последовали этому совету, после чего результаты во всех трех лабораториях совпали: уровень тревожности у нокаутных мышей оказался пониженным по сравнению с контролем. Угадайте профессию новых технических сотрудников и возможную причину изменений (это будет наиболее вероятным из возможных ответов).

Идея задачи взята из книги «Genes, Environment, and Human Behavior», где описаны аналогичные результаты реального исследования. Но спектр возможных ответов там отсутствует. Каковы же возможные объяснения «непредсказуемости» мышей? Перечислю их в порядке возрастания вероятности (с моей точки зрения) того, что они реально повлияли на результат.

1) Может быть, важно, в какой ориентации (головой к открытому или к закрытому рукаву лабиринта) сажали мышь в начальный момент опыта (этот вариант ответа предложил один из школьников, с которыми я обсуждал эту задачу).

2) Поскольку лаборатории находились достаточно далеко друг от друга, на поведение мышей могли повлиять какие-то неучтенные погодные факторы — например, влажность воздуха или атмосферное давление (если их не контролировали в лабораториях).

3) Могла сыграть роль ориентация рукавов лабиринта относительно сторон света — конечно, в том случае, если у мышей есть «магнитное чувство» (см. Magnetoreception), обнаруженное за последние десятилетия у многих живых организмов.

4) Возможно, в вивариях разных лабораторий наши мыши приобрели различия в микробиоте, а ее состав может сильно влиять на поведение.

5) И, наконец, наиболее вероятное объяснение — связанное с подсказкой 2 — «человеческий фактор». В лаборатории, где мыши демонстрировали повышенную тревожность, например, с ними мог работать лаборант-мужчина, который обращался с мышами более «грубо и нечутко» (хотя и по инструкции), а в остальных двух — более или менее милые и ласковые девушки. Наш опытный эксперт, заподозрив влияние пола персонала, посоветовал найти временных лаборантов через агентство по найму нянь или сиделок.

Но даже если все лаборанты обращались с мышами одинаково чутко и ласково, на их поведение (мышей, а не лаборантов) вполне могли повлиять различия в запахе людей, связанные с чем угодно — не только с полом, но и с возрастом, расовой принадлежностью и даже состоянием здоровья.

Первые два варианта ответа довольно слабые — при желании эти факторы легко учесть и стандартизировать. Другой вопрос, всегда ли возникает такое желание у исследователей поведения.

На третий вариант ответа меня навела известная история с коровами, ориентированными вдоль магнитных линий на полях. О «магнитных» коровах писал даже журнал Nature (D. Cressey, 2008. 'Magnetic cows' are visible from space). Позднее дело запуталось (краткое популярное изложение истории можно посмотреть здесь), так что мы точно не знаем, чувствуют ли коровы (или мыши) магнитное поле и учитывают ли его в своей ориентации. Но исключать влияние земного магнетизма на поведение априори не стоило бы.

Четвертый вариант ответа гораздо правдоподобнее. Избежать попадания в виварий вирусов, бактерий и протистов достаточно сложно. Если за патогенными микробами тщательно следят (понятно, что токсоплазмы или подобные паразиты легко могли бы повлиять на поведение мышей, см. Токсоплазма — паразит, манипулирующий человеческой культурой, «Элементы», 05.09.2006), то избежать попадания бактерий-симбионтов или комменсалов с рук и одежды обслуживающего персонала гораздо труднее. А, как мы теперь знаем, даже один вид бактерий человека может сильно повлиять на поведение мышей (см. Лечение дисбактериоза кишечника снимает симптомы аутизма, «Элементы», 13.12.2013). Правда, в обсуждаемой в этой заметке работе бактерий добавляли в пищу, то есть мыши получали сразу много бактерий. Но ведь и случайно попавшая в кишечник бактерия может там размножиться.

Наконец, последний вариант ответа, как оказалось, не зря назван наиболее вероятным в исходном описании нашего эксперимента. Ученые озаботились этой проблемой, и вот результат: «Запах самцов (в том числе людей) вызывает стресс и связанную с ним пониженную чувствительность к боли у грызунов» (это заголовок статьи в Nature, опубликованной в 2014 году: Olfactory exposure to males, including men, causes stress and related analgesia in rodents).

Увы, мужчине-лаборанту не обязательно быть грубым, чтобы вызвать повышенную тревожность у мыши:

Чувствительность мышей к запахам животных других видов столь высока, что может находить совершенно неожиданные применения. Например, оказалось, что мыши могут по запаху узнавать, родственны ли друг другу две обезьяны-бабуина (Using mice to assess the degree of relatedness in chacma baboons). Авторы статьи пишут, что они разработали новый прибор для исследований — «биологический ольфактометр»:

Но есть и масса других возможных вариантов. которые мы не разобрали в Решении. Сейчас мы знаем, что на поведение мышат может влиять всё что угодно: питание матери и степень ее ожирения (см. Кишечная бактерия влияет на социальное поведение мышей, «Элементы», 21.06.2016), опыт отцовства (см. The parenting switch), впечатления раннего детства (см. C. Zanettini, 2009. Postnatal handling reverses social anxiety in serotonin receptor 1A knockout mice) и т. п. В последней из приводимых работ изучали как раз нокаутных мышей по рецептору серотонина, правда, не тому, что в нашей задаче (Htr1a). У этих мышей уровень тревожности все-таки вроде бы повышен. Но оказалось, что его можно снизить, если в раннем детстве таких мышат раз в день «брать на ручки».

Мне видятся в этой истории две «морали». Во-первых, ясно, что лаборантов в поведенческих лабораториях рано или поздно должны заменить роботы. Все-таки запах смазки проще стандартизировать, чем запах лаборанта. Во-вторых, проводить многие работы по исследованию поведения сейчас под силу только хорошо оборудованных лабораториям, и дело это весьма затратное. На поведение (и здоровье!) мыши может повлиять всё что угодно: от генетического бэкграунда той или иной чистой линии до номера помёта, из которого взяты подопытные мышата, количества их братьев и сестер и детской психотравмы их бабушки по материнской линии.

Поэтому позволю себе дать практический совет руководителям школьных исследовательских работ (может быть, слегка неожиданный): не надо изучать влияние ГМО на здоровье крыс! И влияние фастфуда — тоже не надо! Кто хочет — тот, конечно, находит это влияние (ясное дело — вредное). И плодятся такие работы, как мухи. Но научная ценность всех этих «исследований» равна нулю: корректно поставить эксперимент в этой области слишком сложно, чтобы с этим справился ученик. Есть масса других интересных задач и прекрасных тем, вполне посильных для любителей — в том числе в области изучения поведения (см. для примера: Черепахи учатся на чужом опыте, «Элементы», 21.10.2010). Проверить результаты такой работы на еще одном виде — уже будет польза.

Кроме того, мы удивительно мало знаем про поведение многих видов в природе. Можно дать простор своей фантазии и придумать новый «эксперимент в естественных условиях». А можно просто внимательно и вдумчиво понаблюдать за чем-то, что привлекло ваше внимание. И тогда — если повезет — можно сделать по-настоящему интересную работу и даже новое открытие.