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Warum leben Nacktmulle in Kolonien mit einer Königin?

Warum leben Nacktmulle in Kolonien mit einer Königin?



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Was war der evolutionäre Vorteil, Königinnen zu haben? Liegt es daran, dass diejenigen, die in der neuen Umgebung königinähnliche Tendenzen hatten, Kinder hatten, die besser kooperierten, was eine höhere Überlebenschance der Kolonie ermöglichte? Haben die Arbeiter Nacktmulle einen evolutionären Vorteil, weil sie sich nicht fortpflanzen, weil sie dadurch mehr Energie auf die lange Reise aufwenden können, um eines ihrer Geschwister zur neuen Königin zu machen?


Nacktmulle (Heterocephalus glaber) sind unglaublich soziale Säugetiere, die in Kolonien leben. Aber jede Kolonie hat nur ein reproduktives Weibchen: die Königin.

Sie ist jedoch nicht Teil einer Familienlinie. Wenn ein anderes Weibchen Königin werden will, "muss sie vielmehr zur aktuellen Königin gehen und sie töten", sagte Kenton Kerns, stellvertretender Kurator für kleine Säugetiere im Smithsonian's National Zoo in Washington, D.C.

Sobald sie Königin wird, beginnt die Matriarchin, Babys zu bekommen, normalerweise etwa 10 bis 15 auf einmal, was der Anzahl der Jungen, die von anderen Nagetieren wie Mäusen oder Ratten geboren werden, ziemlich ähnlich ist. Die Anzahl der Würfe wächst jedoch mit der Zeit. Das liegt daran, dass Nacktmulle die einzigen Säugetiere sind, deren Knochen nach dem Erwachsenenalter wachsen, sagte Kerns.

„Jedes Mal, wenn die [Königin] schwanger wird, wird ihr Bandscheibenraum und der Raum zwischen ihren Wirbeln auf ihrer Wirbelsäule nur ein kleines bisschen größer und dann jedes Mal größer und größer, wenn sie einen Wurf hat“, sagte Kerns gegenüber Live Science.

Auf ihrem Höhepunkt kann die Königin einen Wurf von 33 Babys zur Welt bringen, von denen jedes etwa die Größe einer "robusten Kidneybohne" hat, sagte er. Diese Wurfgröße ist die größte aller Säugetiere auf der Erde, sagte Kerns.


Warum leben Nacktmulle so lange?

Dieses haarlose, faltige Nagetier mit den Fangzähnen auf dem Foto oben? Es ist ein Nacktmull, und tief in seinen Zellen könnte seine molekulare Maschinerie das Geheimnis für ein sehr, sehr langes Leben bergen.

“Sie sind ein unglaublich eindrucksvolles Beispiel für Langlebigkeit und Resistenz gegen Krebs”, sagt Vera Gorbunova, eine Biologin an der University of Rochester, die die langlebigen Nagetiere untersucht, die nachweislich bis zu 28 Jahre überleben.—a die achtfache Lebensdauer von Mäusen ähnlicher Größe und es wurde nie beobachtet, dass sie Krebs entwickeln, selbst in Gegenwart von Karzinogenen.

In den letzten Jahren haben Gorbunova und ihr Mann Andrei Seluanov die Art, die in unterirdischen Kolonien in Ostafrika lebt, genau unter die Lupe genommen, um herauszufinden, wie genau sie es schafft, so lange zu überleben. Wie eine neue Studie ergab, die ihr Team heute in   . veröffentlicht hatProceedings of the National Academy of Sciences, glaubt ihr Team, zumindest einen Teil der Antwort gefunden zu haben: Nacktmulle haben seltsame Ribosomen.

Jede einzelne unserer Zellen (und auch die Zellen jedes lebenden Organismus) wandelt die in unserer DNA vorhandenen genetischen Anweisungen in Proteine ​​um, die den Gesamtbetrieb einer Zelle steuern, durch einen Prozess, der Translation genannt wird. Winzige mikroskopische Strukturen, die Ribosomen genannt werden, übernehmen diese Übersetzung, lesen genetische Anweisungen, die ein bestimmtes Rezept angeben, und produzieren das Protein entsprechend.

Die Ribosomen in fast jedem vielzelligen Organismus auf der Erde bestehen aus zwei großen Stücken von RNA, einer genetischen Substanz ähnlich der DNA. Aber letztes Jahr isolierte einer der Studenten des Rochester-Labors RNA aus Zellen, die den Nacktmullen entnommen wurden, als er etwas Ungewöhnliches bemerkte. Als er die RNA-Stücke trennte, sah er, anstatt zwei verschiedene Stücke ribosomaler RNA zu sehen, drei.

“Zuerst dachten wir, wir machen etwas falsch und es ist beschädigt,” Gorbunova. “Denn für alle Säugetiere sieht man zwei, aber wir haben immer drei gesehen.”

Nachdem verschiedene Tests bestätigten, dass es sich nicht um einen experimentellen Fehler handelte, beschlossen sie, sich die  potenziellen Effekte dieser ungewöhnlichen Struktur genauer anzusehen. Andere Forschungen hatten vorgeschlagen, dass eine „künstliche„Unterbrechung des Translationsprozesses, um die Ribosomen weniger genau zu machen, schlecht gebaute Proteine ​​produzieren könnte, die sich ansammeln und zum Zelltod führen, was die Möglichkeit aufwarf, dass die Maulwurfsratten„ungewöhnliche Ribosomen das Gegenteil bewirkten„weniger produzierten" Übertragungsfehler und Verlängerung der Lebensdauer. Um die Idee zu testen, entwickelte Gorbunova ein Mittel, um zu sehen, wie genau die Ribosomen der Maulwurfsratten bei der Umwandlung genetischer Anweisungen in Proteine ​​waren.

Es stellte sich heraus, dass diese dreiteiligen Strukturen im Vergleich zu Maus-Ribosomen vier- bis vierzigmal weniger Fehler während des Translationsprozesses machten. An diesem Punkt ist unklar, wie genau das zu einer längeren Lebensdauer führen könnte, aber die Forscher glauben, dass dies eine Schlüsselrolle spielt.

Trotzdem scheinen die Nagetiere von anderen, nicht verwandten Mechanismen zu profitieren, die ihnen ein ungewöhnlich langes Leben ermöglichen. Im Juni gaben Gorbunova und Seluanov die Entdeckung bekannt, dass die Nagetiere auch eine neuartige Zellverbindung produzieren, die sie vor Krebs zu schützen scheint.

Beide Mechanismen werfen eine offensichtliche Frage auf: Warum sind Nacktmulle mit diesen anomalen, lebensverlängernden Eigenschaften gesegnet? “Es ist nicht zufällig,” Gorbunova sagt. “Es hat mit der Ökologie der Art zu tun.”

Da die Nagetiere unter der Erde leben, in ultra-sozialen Kolonien, erklärt sie, sind sie viel weniger anfällig für zufällige Todesfälle durch Unfälle oder Raubtiere. Die Tatsache, dass das Risiko, zufällig zu sterben, so viel geringer ist, macht es aus evolutionärer Sicht sinnvoller, in zelluläre Mechanismen zu investieren, die den Lebewesen ein längeres Leben ermöglichen könnten. Selbst wenn eine Maus dreiteilige, ultra-genaue Ribosomen und krebsbekämpfende Substanzen hätte, mit anderen Worten, sie würde wahrscheinlich ohnehin innerhalb eines Jahres von einem Raubtier gefressen werden, so dass sie nie die Chance hatte, Mechanismen zu entwickeln, die es ihr ermöglichen würden lebe bis 28.

Aber die Nacktmulle taten es. Gorbunova und Seluanov wollen nun untersuchen, ob sich einer ihrer speziellen Mechanismen „Langlebigkeit oder Krebsresistenz“ in Mauszellen einbringen lässt und ob sie zu entsprechenden Verlängerungen der Lebensdauer führen. Wenn sie erfolgreich sind, hoffen sie, dass wir eines Tages vielleicht sogar in der Lage sein werden, unsere eigene Lebensdauer zu verlängern, indem wir den Erfolg der Nacktmulle kopieren.

Über Joseph Stromberg

Joseph Stromberg war zuvor digitaler Reporter für Smithsonian.


Die seltsame und wundervolle Welt des Nacktmull

D oktor Chris Faulkes, der seit 25 Jahren fast täglich mit ihnen zusammenarbeitet, hat die Nacktmulle längst lieben gelernt, aber, wie er zugibt, da sie "ziemlich blind sind und im Dunkeln unter der Erde leben, sie wählen nicht unbedingt natürlich nach gutem Aussehen".

Wir sprechen in Faulkes' Labor an der Queen Mary University im East End von London, von allen Seiten umgeben von seinem selbstgebauten Rattenlauf aus Plexiglasrohren, in denen etwa 70 Nacktmulle – jede zwischen 10 und 20 cm lang – huschen , über- und untereinander klettern, rückwärts und vorwärts kriechen, sich mit ihren hervorstehenden Schneidezähnen um alles kümmern, was ihnen in den Weg kommt, Zähne, die sie wie Stäbchen unabhängig voneinander bewegen können, alles zu einem scheinbar dringenden Zweck.

Faulkes plädiert für "eine gewisse Niedlichkeit" in seinen Forschungsthemen (eine Eigenschaft, die sogar Disney in seiner Animation herausforderte Kim Possible), indem sie insbesondere auf "ihre kleinen Zwitschergeräusche mit etwa 18 Lauten, die ihnen sehr wichtig erscheinen und die sie ein bisschen wie Jungvögel klingen lassen", verwies. Aber obwohl die Nacktmulle nicht sofort mit Anmut und Schönheit beeindrucken, gibt es viele andere Eigenschaften, bei denen sie fast übernatürlich entwickelt sind, darunter eine außergewöhnliche Langlebigkeit und die offensichtliche Fähigkeit, Krebstumore zu vermeiden, Eigenschaften, die sie vielleicht doch zum besten Freund des Menschen machen könnten .

Nacktmulle – der Name ist unverblümt zutreffend – sind in den trockeneren Ebenen Ostafrikas beheimatet. Obwohl sie mehr als 30 Jahre alt werden können, bis zu 20-mal so lang wie Nagetiere vergleichbarer Größe, tauchen sie fast nie unter der Erde auf. Ein typisches Kolonie-Tunnelnetz kann in einem Gebiet von der Größe eines Fußballfelds bis zu 4 km lang sein, und die Maulwurfsratten, die so schnell rückwärts wie vorwärts laufen können, werden in den wenigen Wochen nach dem Regen drei oder vier Tonnen Erde verschieben.

Ein Nacktmull wurde erstmals im 19. eine andere Art. Erst in den 1950er Jahren wurden die seltsamen Gewohnheiten dieses Tieres bekannt.

Jenny Jarvis, eine Forscherin an der Universität von Nairobi, gründete eine Gruppe in ihrem Labor, konnte jedoch nicht verstehen, warum so wenige von ihnen zu züchten schienen. Dieses Rätsel wurde gelöst, als Fortschritte in DNA-Studien bewiesen, dass der Nacktmull eusozial ist, d. h. Kolonien sind wie die von Ameisen oder Termiten organisiert – es gibt eine einzige Zuchtkönigin und zwei oder drei sexuell aktive Männchen und den Rest der Gruppe, die bis zu 300 umfassen kann, paaren sich nicht, sondern werden als Arbeiter eingesetzt – beim Graben nach den Wurzeln und Knollen, von denen sich die Kolonie ernährt – oder als Soldaten, die das gelegentliche Eindringen von Schlangen in ihre Tunnel abwehren.

Es war dieses eusoziale Verhalten – das derzeit als einzigartig unter den Säugetieren für den Nacktmull und seinen nahen Verwandten, den Damaraland-Maulwurf gilt, obwohl andere soziale Tiere, einschließlich Erdmännchen, eine weniger reglementierte Version praktizieren –, die Faulkes zuerst zu einer Doktorarbeit über die Tier. Er hatte bei Spillers Katzenfutter an der Geruchsforschung gearbeitet und versucht herauszufinden, wie der Geruch die Nahrungsaufnahme beeinflusst, aber als sich die Chance ergab, an die Akademie im Londoner Zoo zurückzukehren, wo 1987 die erste britische Kolonie von Nacktmullen gegründet worden war, sprang er daran.

„Seitdem ist die Zeit ziemlich schnell vergangen“, sagt er lachend. "Ich nehme an, die ersten 10 Jahre waren die Leute wirklich auf das Sozialverhalten konzentriert, wie die Königin den Vorrang schafft und den Fortpflanzungsinstinkt von 99% der Kolonie unterdrückt. Wir fragten uns, ob dies durch Geruchsbildung geschah, aber es wurde klar, dass sie nur dadurch den Vorrang erlangt." eher ihr Verhalten als irgendwelche Pheromone oder was auch immer." Faulkes war Teil des Teams, das das Genom der Nacktmulle schrieb, und erst nachdem viel Arbeit über Verwandtschaft, genetische Fingerabdrucktechniken usw.

Ein Nacktmull, der von Dr. Chris G. Faulkes gehalten wird. Foto: Antonio Olmos

Am auffälligsten war zunächst, wie lange Nacktmulle lebten. Als Forscher die Nagetiere über einen Zeitraum von Jahren im Labor untersuchten, bemerkten sie, wie wenige von ihnen jemals starben. Faulkes hat einige Individuen aus der ursprünglichen Kolonie im Londoner Zoo, die vor fast 30 Jahren gegründet wurde. In amerikanischen Labors gibt es mit 32 noch immer Nacktmulle, die vorwärts und rückwärts stark sind. Genauere Untersuchungen ergaben, dass Nacktmulle nicht nur lange lebten, sondern auch fast allen typischen Alterserscheinungen widerstanden. Die Königin und ihre auserwählten Männchen konnten ohne offensichtlichen Fruchtbarkeitsverlust weiter brüten. Es gab keine Wechseljahre. Die Blutgefäße blieben während des gesamten Lebens der Nacktmulle in gutem Zustand, mit vernachlässigbarem Elastizitätsverlust.

Ein Schwerpunkt von Faulkes' Arbeit liegt auf der Muskelkonditionierung – Nacktmulle scheinen in der Lage zu sein, bis ins hohe Alter eine nahezu perfekte Muskelstruktur zu erhalten und sind in der Lage, mitochondriale Schäden in Zellen zu reparieren, die Art von Schäden, die der ursächliche Faktor für viele menschliche Krankheiten sind , von Senilität bis Herzinsuffizienz.

Einige dieser Eigenschaften schienen mit der besonderen Reihe von Anpassungen verbunden zu sein, die die Tiere an ihre extrem raue unterirdische Umgebung vorgenommen hatten – die Fähigkeit, in Atmosphären mit niedrigem Sauerstoffgehalt / hohem CO2-Gehalt zu atmen, die einen Menschen töten würden, sowie die entwickelte Fähigkeit, unterdrücken Schmerzen in ihrer Haut (Säureverbrennungen lassen Nacktmulle nicht zusammenzucken) und, vielleicht ganz außergewöhnlich, ihre krebsfreie Existenz (wiederum anscheinend einzigartig unter Säugetieren).

Letzten Monat wurden neue Forschungsergebnisse veröffentlicht in Natur von einer Gruppe der Rochester University in New York gab einen Einblick in die Funktionsweise dieses tumorresistenten Mechanismus, eine Forschung, die vielleicht eine tiefgreifende Wirkung im menschlichen Kontext verspricht. Vera Gorbunova, die diese Forschung mitleitete, beschäftigt sich seit 2005 mit dieser Frage. Sie beschreibt die telefonische Arbeit als einen anderen Ansatz der angewandten Biologie am anderen Ende des Teleskops. „Im Allgemeinen haben Biologen mit Mäusen oder Drosophila-Fruchtfliegen gearbeitet, um Theorien zu testen, weil sie vergleichsweise kurzlebig sind und einen schnellen Fortpflanzungszyklus haben, was es ermöglicht, Auswirkungen auf viele Generationen zu untersuchen“, sagt sie. "Damit sind wir anders vorgegangen. Wenn Sie zum Beispiel Langlebigkeit studieren, warum nicht Tiere untersuchen, die solche genetischen Merkmale entwickelt haben, um ihnen ein langes Leben zu ermöglichen, und zu sehen, wie sie dies hätten tun können?"

Mit ihrem Team stellte sie fest, dass Zellen von Nacktmullen eine sehr hohe Proximity-Hemmung aufweisen – sie wachsen nicht gerne eng zusammen. Es wurde nachgewiesen, dass diese Hemmung das Ergebnis eines komplexen Zuckers namens Hyaluronan (HMW-HA) ist, der in allen Säugetieren vorhanden ist und die Lücken zwischen den Zellen füllt, den Nacktmull jedoch in Hülle und Fülle produziert. Die Molekularstruktur ihres HMW-HA ist um ein Vielfaches größer, und sie recyceln es langsamer, was bedeutet, dass sich der Hyaluron-"Schleim" auf einzigartige Weise aufbaut und dem Nacktmull unter anderem die Fähigkeit verleiht, wie Faulkes sagt , "in der eigenen Haut fast einen vollen Salto zu drehen".

Das Team von Rochester entdeckte, dass das Vorhandensein des "Glibbers" die Aktivierung eines Gens ermöglichte, das in einer früheren Studie identifiziert wurde, wodurch Krebszellen effektiv selbst zerstört werden und sich nie Tumore bilden. Die Schmiere ist ein natürliches Nebenprodukt bei jedem Versuch, nackte Maulwurfszellen in einer Petrischale zu züchten. Gorbunova schlägt vor, dass der nächste Schritt darin bestehen wird, "dies bei Mäusen einzuführen, um zu sehen, ob es die gleiche Wirkung hat und die Mäuse ein höheres Alter sowie keinen Krebs erreichen". Danach sind möglicherweise Versuche am Menschen möglich, obwohl noch keine Pläne vorliegen Natur Artikel stieß auf großes Interesse, aber keine zusätzliche Finanzierung.

Gorbunova hofft jedoch, dass die Einschleusung von HMW-HA in menschliche Zellstrukturen möglich sein wird und der sonst mühsame Zeitrahmen von Versuchen etwas verkürzt werden könnte, nicht zuletzt weil ein sehr ähnliches Zuckermolekül bereits als Entzündungshemmer eingesetzt wird Behandlung von Arthritis bei Menschen und ist auch in einigen Kosmetika enthalten, was darauf hindeutet, dass sie vom Körper vertragen werden können.

Während der Körper jedoch einmalige Anwendungen von HMW-HA tolerieren könnte, kann die Bekämpfung von Krebs eine Neuentwicklung aller Körperzellen erfordern, um das Molekül zu exprimieren, ein äußerst ehrgeiziges und potenziell gefährliches Projekt. Darüber hinaus kann es sein, dass HMW-HA eine Rolle bei der Vorbeugung von Krebs bei Maulwurfsratten spielt, aber dies ist nicht die vollständige Erklärung. Ob diese Entdeckung helfen könnte, Krebs beim Menschen zu behandeln, muss noch viel komplexer Forschung betrieben werden.

Nachdem Gorbunova lange Zeit die Maulwurfsratten untersucht hat, ist sie wie Faulkes etwas besessen von ihren Ausreißerqualitäten. Sie schlägt vor, dass ihre einzigartige und im Allgemeinen friedliche soziale Organisation ein Faktor für ihre Langlebigkeit sein könnte. Die Unterdrückung des Fortpflanzungstriebs hilft der Kolonie nicht nur zu kooperieren, anstatt zu konkurrieren, sondern bedeutet auch, dass ein Individuum jederzeit aufgefordert werden kann, sich zu paaren. "Möglicherweise kann jedes Tier ein Züchter werden, also können sie jahrelang sitzen und auf ihre Chance warten, produktiv zu werden", sagt sie. "Es würde sich also lohnen, sehr lange zu leben in der Hoffnung, dass irgendwann ihre Zeit kommt."

Diese außergewöhnliche Geduld untersucht Faulkes in einer Vergleichsstudie mit dem Damaraland-Maulwurf, einem engen Cousin des Nacktmull aus dem südlichen Afrika, Tieren, die sich umgekehrt aggressiv einzelgängerisch verhalten, wobei die Männchen die Weibchen nur zur Paarung treffen. "Es scheint zum Teil an der Verfügbarkeit von Nahrung zu liegen", sagt Faulkes. "Für die Nacktmulle ist es schwierig, Nahrung zu finden, da die unterirdischen Knollen, auf denen sie leben, weit auseinander liegen und ein Individuum Schwierigkeiten haben würde, im Dunkeln genug zu graben. Eine kooperative Strategie kommt jedoch der gesamten Kolonie zugute."

Mit südafrikanischen Kollegen untersucht er aber auch die genetische Komponente dieses Verhaltens. Unter Berufung auf die bekannte Studie von Larry Young über Wühlmäuse, die in gewisser Weise bewies, dass ihre Monogamie eine Funktion der Art und Weise war, wie das Hormon Oxytocin im Gehirn übertragen wurde, glaubt Faulkes, dass etwas Ähnliches wahrscheinlich bei den Nacktmullen aufgedeckt werden wird. Das Vorhandensein von Oxytocin im "Lustzentrum" des Gehirns scheint entscheidend für ihre Fähigkeit, harmonische Gruppen zu bilden (sein Fehlen scheint für ihre asozialen südafrikanischen Beziehungen ebenso bedeutsam zu sein).

Auf diese Weise, sagt Faulkes, "lernen wir langsam immer mehr" über die faszinierenden und einzigartigen Kreaturen, die während unseres Gesprächs endlos durch die Röhren um uns herum klappern. Es bleiben jedoch nicht wenige hartnäckige Rätsel, darunter das offensichtliche: "Wir haben überhaupt keine Ahnung", gibt Faulkes zu, "warum sie nackt sein könnten."


Das Müllsperma der Nacktmulle

Der Nacktmull muss eines der seltsamsten Säugetiere sein, die es gibt. Sie leben in unterirdischen Kolonien wie die von Ameisen und Bienen, wobei eine fruchtbare Königin über sterile Arbeiterinnen herrscht. Sie spüren keine Schmerzen in ihrer Haut, leben ungewöhnlich lange, kommen mit erstickend niedrigem Sauerstoffgehalt zurecht und scheinen gegen Krebs immun zu sein. Ihr Sehvermögen ist schlecht, sie können ihre Körpertemperatur nicht gut kontrollieren und ihre Zähne ragen über ihre Lippen hinaus. Und sie sehen aus wie zerknitterte Würstchen.

Jetzt, gerade als Sie dachten, sie könnten nicht sonderbarer werden, können wir der umfangreichen Liste der Nacktmull eine weitere bizarre Eigenschaft hinzufügen: Sie haben wirklich Müll-Sperma.

Gerhard van der Horst von der University of the Western Cape, Südafrika, hat die Spermien einer Vielzahl von männlichen Nacktmullen entnommen. Zunächst stellte er fest, dass sie kleiner sind als die anderer Säugetiere und in geringeren Mengen produziert werden.

Anstelle der glatten, glatten Kaulquappen, die andere Säugetiere haben, hatte das Sperma der Maulwurfsratte alle Arten von anormal geformten Köpfen. Einige sind gequetscht, andere lang. Einige haben überall bauchige Lappen. Es gibt Spermien mit Schrumpfköpfen, zwei Köpfen, konischen Köpfen. Die DNA in ihnen ist nicht richtig verpackt. Die meisten sind asymmetrisch. Und alle Männchen – ob Zucht oder nicht – hatten die gleichen unförmigen Spermien.

Hinter den Köpfen wird es nicht besser. In den meisten Säugetierspermen gibt es ein charakteristisches Mittelstück, das mit Ringen aus energieerzeugenden Strukturen, den Mitochondrien, beladen ist. Diese treiben das rasende Schwimmen der Zellen an. Der Mensch hat etwa 15 dieser Ringe, einige Nagetiere bis zu 300. Im Gegensatz dazu ist das Mittelstück des Nacktmulls kurz und unorganisiert, mit nur 7 Mitochondrienringen.

Hinter dem Mittelstück liegt der Schwanz, der mit einer Hülle aus Fasern überzogen ist, die beim Hin- und Herschlagen Halt bieten. Sogar Säugetiere mit primitiveren Spermien, wie das Schnabeltier, haben noch umhüllte Schwänze. Der Nacktmull? Keine Scheide.

Bei all diesen Abweichungen ist es keine Überraschung, dass das Sperma des Nacktmull keine Rennen gewinnt. Nur zwischen 1 und 15 Prozent von ihnen können tatsächlich schwimmen, und nur 1 Prozent von ihnen diese kann schwimmen schnell. Die überwiegende Mehrheit bewegt sich langsam, sie könnten sogar die langsamsten Spermien aller Säugetiere sein.

Trotzdem scheint das zu reichen. Alle Zuchtrüden von van der Horst hatten gesunde Welpenwürfe aufgezogen. Ihre Spermien können größtenteils aus deformierten Schwächlingen bestehen, aber es gibt eindeutig genug normale, um mehr Nacktmulle zu erzeugen.

Van der Horst glaubt, dass die seltsame soziale Struktur des Nagetiers für seine missgebildeten Spermien verantwortlich ist. Bei vielen anderen Tieren paaren sich die Weibchen mit vielen Männchen oder können Spermien in ihrem Körper speichern. In diesen Fällen kämpfen die Spermien im Körper der Frau um die Befruchtungsrechte. Diese „Spermakonkurrenz“ ist im Tierreich die Norm und hat die Entwicklung längerer und immer aufwendigerer Spermien vorangetrieben.

Einige haben Chemikalien, die ihre Rivalen handlungsunfähig machen, einige haben Widerhaken und einige schließen sich mit ihren Brüdern zusammen. Andere gewinnen den Wettbewerb, indem sie einfach sehr lang und schnell sind – manche Fruchtfliegen haben zum Beispiel Samenzellen, die ein paar Zentimeter lang sind. Wenn der Wettbewerb intensiv ist, zählt jedes Sperma.

Aber der Nacktmull hat überhaupt keine Spermakonkurrenz. In jeder einzelnen Kolonie mit etwa 40 bis 90 Individuen können sich nur die Königin und ihr männlicher Gemahl (mit ein paar möglichen Affären nebenbei) vermehren. Bei solch festen Schicksalen gibt es keinen Grund für die anderen Männchen, um die Paarungsrechte zu kämpfen, und keinen Grund, Sperma auf olympischem Niveau zu haben.

Die Evolution beschneidet die Verschwendung und im Laufe der Zeit degeneriert das Sperma des Nacktmull bis zu dem Punkt, an dem die meisten nutzlos sind. Sie sind wie die Flügel von Inselvögeln, die in Abwesenheit von Landräubern oft schrumpfen, oder die Augen von Höhlenbewohnern, die sich in Abwesenheit von Licht verschlechtern. Die Ratten werden keine Liebhaber sein, daher hat es keinen Sinn, dass ihr Sperma Kämpfer ist.

Referenz: Van der Horst, Maree, Kotze und O’Riain. 2011. Spermienstruktur und -motilität beim eusozialen Nacktmull, Heterocephalus glaber: ein Fall von degenerativer Orthogenese ohne Spermienkonkurrenz? BMC Evolutionsbiologie im Druck.


Warum Nacktmulle die faszinierendsten Tiere der Welt sind

Nacktmulle mit ihren langen Schneidezähnen und den glitzernden Augen sind das Thema einer endlosen Faszination. Nicht nur wegen ihres betörenden Aussehens, sondern auch wegen ihrer scheinbaren Superkräfte: Sie können Krebs abwehren und spüren fast keine Schmerzen.

Hier finden Sie alles, was Sie über diese Kreaturen und ihre erstaunlichen evolutionären Merkmale wissen müssen.

Obwohl Maulwurfsratten zur Familie der Nagetiere gehören, sind ihre nächsten Verwandten Meerschweinchen, Stachelschweine und Chinchillas.

Nacktmulle sind zusammen mit ihrem nahen Verwandten, dem Damaraland-Maulwurf, die einzigen Säugetiere der Welt, von denen bekannt ist, dass sie dieses Verhalten zeigen. Sie leben in unterirdischen Kolonien in Ostafrika, wo eine Königin und nur zwei oder drei Männchen für die Fortpflanzung verantwortlich sind. Wie in einer Ameisenkolonie hat der Rest der Maulwurfsratten bestimmte Rollen zu spielen, um die Gruppe am Leben zu erhalten - vom Graben von Tunneln und der Nahrungssuche bis hin zur Abwehr von Raubtieren wie Schlangen. Es können bis zu 300 Nacktmulle pro Kolonie leben, und die Tunnel können bis zu 4 km lang sein und so groß wie sechs Fußballfelder sein.

Die Königin ist immer eine Kämpferin. Königinnen kommen an ihre Position, indem sie andere Weibchen bekämpfen, und wenn eine Königin stirbt – oder als ein bisschen kränklich oder schwach gilt – findet ein Kampf um ihre Nachfolgerin statt. Manchmal verwenden sie ihre langen, hervorstehenden Schneidezähne, um Gegner zu erstechen, mit fatalen Folgen. Die Gewinnerin wird länger, die Lücken in ihrem Wirbeltier erweitern sich, damit sie Nachkommen gebären kann, und sie sondert Pheromone in ihrem Urin ab, was die Konkurrenz unfruchtbar macht. Um die Königin zu bleiben, sollte sich ein weiblicher Maulwurfsratte mehrmals im Jahr fortpflanzen und ihre Konkurrenz und Untertanen buchstäblich mit Füßen treten, um Dominanz zu zeigen.

Hab kein schlechtes Gewissen für sie. Ein Blick auf diese Säugetiere zeigt, dass die Evolution dafür gesorgt hat, dass sie mit den Bedingungen fertig werden. Die winzigen Augen und fast vollständig verschlossenen Ohren sind vor der Erde geschützt, und diese unverwechselbaren Zähne wachsen außerhalb des Mauls des Maulwurfs, um zu verhindern, dass er Erde frisst, wenn er damit neue Tunnel gräbt. Sie haben keine Schweißdrüsen, kein Fell oder Fett, daher überhitzen sie nicht auf engem Raum unter der Erde, sondern passen sich der Umgebungstemperatur an oder kuscheln sich eng aneinander, um sich warm zu halten. Sie haben auch winzige Lungen und nutzen Sauerstoff unglaublich effizient, da sie mehr Sauerstoff im Blut binden können. Sie haben eine unglaublich niedrige Stoffwechselrate und sparen so Energie, dass sie bis zu 32 Jahre alt werden können, die längste Lebensdauer aller Nagetiere.

Es ist bekannt, dass die Fähigkeit des Nacktmulls, Sauerstoff zu verwenden, unglaublich effizient ist. Akademiker der University of Illinois in Chicago haben herausgefunden, wie sich die Kreatur eine Technik aus der Pflanzenwelt ausleiht, um zu überleben, ohne neue Sauerstoffvorräte anzunehmen.

Durch den Wechsel von einem sauerstoffabhängigen Stoffwechselsystem auf Glukosebasis zu einem, das Fruktose verwendet, können die Maulwurfsratten unter Sauerstoffmangel leben. Ein Forschungspapier, veröffentlicht in Wissenschaft, sagt der Nacktmull kann 18 Minuten ohne Sauerstoffaufnahme auskommen.

Maulwurfsratten sind bemerkenswert geordnet. Sie haben Höhlen in Kolonien, die dem Nisten, Fressen und sogar der Landwirtschaft gewidmet sind - während sie Tunnel graben, suchen sie nach Wurzeln und ziehen sie in Höhlen. Wenn sie eine große Knolle finden, essen sie sie langsam und decken sie wieder zu, damit sie weiterlebt. Zurück zur Hygiene - sie haben auch einen Toilettengang, den jeder Nacktmull benutzt. Sobald es voll ist, schließen sie es und graben ein neues.

Nacktmulle sind im Allgemeinen verärgert, wenn die Königin sie herumschubst. Gerade genug, um ihre Autorität zu respektieren. Aber Biologen haben kürzlich herausgefunden, dass eine Säureverbrennung für einen Maulwurf kein Problem ist. Das freundliche Forschungsteam verwendete Säure und Capsaicin (die Chemikalie, die Schüttelfrost heiß macht), um das Nagetier zu stimulieren, und stellte fest, dass die Nervensignale in die „Berührungsregion“ und nicht in die Schmerzregion gingen. „Ihre Nervenfasern reagieren überhaupt nicht auf Säure“, schloss die Studie.

Eine weitere aktuelle Studie in Zellenberichte fanden heraus, dass dies dank winziger Unterschiede in einer Auswahl von Aminosäuren in einem Rezeptor des Nervensystems möglich ist. Das Forschungsteam fand heraus, dass nackte Maulwurfskinder über die normale Anzahl von Schmerzsensoren verfügen – erst im Erwachsenenalter, zu dem die Ratten zweifellos die Grenzen verstanden haben, die sie sicher und am Leben halten, verringert sich die Zahl massiv um zwei – Drittel. Das Team spekulierte, dass der Verlust der Schmerzsensoren Teil der vielen genialen Möglichkeiten war, die sich die Spezies an das Leben unter heißen Bedingungen in unterirdischen Kolonien angepasst hat, was es ihnen ermöglichen könnte, ihre Lebensenergie zu erhalten und ihre lange Lebensdauer zu erklären.

„Sie leben in Wüstenregionen unter der Erde und müssen viel arbeiten, um an ihr Essen zu kommen. Sie haben die niedrigste Stoffwechselrate aller Säugetiere. Die Evolution hat alles abgeschaltet, was nicht unbedingt notwendig ist – auch zusätzliche Nervenrezeptoren“, sagt Gary R. Lewin, Professor am Max-Delbruck-Zentrum für Molekulare Medizin in Berlin.

Bis zu diesem Jahr war noch kein einziger Krebsfall bei Nacktmullen gemeldet worden. Biologen der University of Rochester in New York entdeckten, dass die Matrix, die das Gewebe eines Nacktmull trägt, mit einer Substanz namens Hyaluronsäure gefüllt ist, die als Schmiermittel wirkt, aber auch das Wachstum von Krebs verhindert. Die Rochester-Gruppe fand heraus, dass, wenn es das Gewebe der Maulwurfsratte daran hinderte, das Schmiermittel zu produzieren, tatsächlich Tumore wuchsen. Wissenschaftler auf der ganzen Welt erklärten, Nacktmulle könnten der Schlüssel zur Ausrottung von Krebs beim Menschen sein.

Leider wurde Anfang des Jahres Krebs bei zwei Nacktmullen in einem Zoo entdeckt. Die Gruppe, die die Entdeckung gemacht hat, von der University of Washington School of Medicine, glaubt immer noch, dass diese beiden Fälle uns helfen könnten, noch mehr darüber zu erfahren, warum Nacktmulle dazu neigen, nicht an Krebs zu leiden.


Wissenschaftler erklären, warum die Langlebigkeit von Nacktmullen der akzeptierten Alterungstheorie widerspricht

Bildnachweis: afagen, CC BY-NC-SA 2.0

Dr. Chen Hou und seine Forschungsmitarbeiter haben eine Antwort auf die jahrzehntealte Frage gefunden, warum Nacktmulle mit hohem oxidativen Schaden zehnmal länger leben als Mäuse mit vergleichbarem Gewicht.

"Die lange Lebensdauer der ostafrikanischen Nacktmulle wirft eines der schwerwiegendsten Paradoxe in der Alterungsforschung auf", sagt Hou, außerordentlicher Professor für biologische Wissenschaften an der Missouri S&T. "Und geriatrische Forscher fragen, ob die Theorie des oxidativen Stresses tot ist."

Die weithin akzeptierte Theorie des Alterns basiert auf einer negativen Korrelation zwischen oxidativem Stress und der Lebenserwartung von Tieren. Diese Theorie geht davon aus, dass das Altern aufgrund von akkumulierten Zellschäden durch die Nebenprodukte des oxidativen Stoffwechsels oder der Art und Weise, wie wir Sauerstoff verbrennen, um Energie zu erzeugen, auftritt. Wenn eine bestimmte Schwelle für oxidative Schäden erreicht ist, sterben Tiere.

"Wir haben beobachtet, dass die Korrelation zwischen Schadenshöhe und Lebensdauer der dynamische Prozess der Schadensakkumulation ist, der weitgehend durch das Wachstum und den Stoffwechsel des Tieres bestimmt wird", sagt Hou. "Unsere Ergebnisse bieten nicht nur eine einfache Erklärung für das 'Nacktmulle-Paradox', das Wissenschaftler seit Jahren verwirrt, sondern bieten auch einen Ausgangspunkt für neue vergleichende Alterungsstudien."

Um den Widerspruch zu erklären, entwickelten die Forscher ein datenbasiertes theoretisches Modell, das die Akkumulation von oxidativen Schäden mit dem Alter abschätzt. Ihr Modell unterstreicht einen Kompromiss zwischen den metabolischen Energiekosten des Wachstums und der Schadensreparatur. Die getestete Hypothese lautet: Wenn Tiere zu viel Energie für das Wachstum aufwenden, steht weniger zur Verfügung, um ihre oxidativen Schäden zu reparieren, die sich akkumulieren. Es deutet auch darauf hin, dass ein hoher Stoffwechsel zu einer schnelleren Schadensakkumulation führt.

Während des Wachstums akkumuliert Tier A (schwarze Kurve) weniger Schaden als Tier B (rote Kurve), aber im Erwachsenenalter ist die Schadensneigung von Tier A steiler als die von Tier B. Daher kreuzen sich zwei Kurven am grünen Punkt, was auftreten kann unterhalb der Schadensgrenze für den Tod (horizontale gestrichelte Linie). Die schwarzen und roten Pfeile zeigen an, wann die Lebensdauer von zwei Tieren erreicht ist, wenn die Schadensschwelle die Schadensschwelle erreicht. Kredit: Missouri University of Science and Technology

Die Studie zeigt, dass Nacktmulle während des Wachstums mehr Energie verbrauchen als Mäuse und am Ende ihres Wachstums größere oxidative Schäden angesammelt haben als Mäuse. Es zeigt auch, dass der niedrige Stoffwechsel von Nacktmullen im Erwachsenenalter die Geschwindigkeit der Schadensakkumulation signifikant auf weniger als die von Mäusen verlangsamt.

Hou sagt, dass diese Beobachtung zu seiner Hypothese führte, dass Mäuse für einen großen Teil ihres Lebens einen geringeren oxidativen Schaden als Nacktmulle haben, aber der oxidative Schaden von Mäusen wird früher die Schwelle erreichen als Nacktmulle, wodurch sie sterben. früher. Hou nennt es "die einfache Antwort auf das Paradox".

Hou sagt, dass die Entdeckung, dass sich ein großer Teil der lebenslangen oxidativen Schäden während des Wachstums ansammelt, aufgrund ihrer langen Wachstumsperioden für große Arten, einschließlich des Menschen, besonders wichtig ist.

„Wenn unsere Hypothese bewiesen ist, kann das Modell zu einem theoretischen Rahmen werden, um zu lernen, wie sich Unterschiede in den Entwicklungsmerkmalen von Kindern – wie Wachstumsrate, Gewichtsverhältnis von Geburt zu Erwachsenen und den energetischen Kosten der Biosynthese – auf die Gesundheit und Lebensdauer der Erwachsenen auswirken “, sagt Hou.

Hou is corresponding author and co-investigator of the project with Wenyun Zao, a basic life research scientist at Stanford University, and Xialong Tang, a lecturer in the Institute of Biochemistry and Molecular Biology at Lanzhou University in Lanzhou, China. The paper, titled "Why Naked Mole-Rats Have High Oxidative Damage but Live a Long Life: a Simple Explanation Based on the Oxidative Stress Theory of Aging," was published in the Hapres journal, Advances in Geriatric Medicine and Research on Jan. 7.


  • A colony of naked mole rats has a unique dialect which comes from the queen
  • Allows the blind animals to differentiate between colony members and outsiders
  • Baby mole rats pick up the accent very quickly in order to communicate

Published: 19:00 BST, 28 January 2021 | Updated: 19:00 BST, 28 January 2021

With their wrinkly skin and protruding front teeth, naked mole rats are some of the strangest looking creatures in the animal kingdom.

Now, a new study has revealed that the weird animals also have different languages, which they use to converse with their underground colonies.

Baby mole rats develop the dialect quickly and the colony's queen — the only breeding female — is responsible for creating and maintaining the accent.

The collective accent helps nurture a feeling of togetherness and boosts cohesion within the unit, according to the researchers from the Max Delbrück Center for Molecular Medicine in Berlin.

Naked mole rats live in underground colonies which can include hundreds of members and each group has its own unique dialect, a new study has found

Naked mole rats consume their queen's POOP to become doting mothers

Scientists have discovered what may be the naked mole rat's most bizarre trait yet.

These hairless rodents live in colonies dominated by a queen, the sole female in the group who produces offspring.

All of the other females are unable to reproduce, but care for the queen's children as if they were their own.

Now, researchers studying the unique situation have found that this maternal instinct may boil down to the females' unusual method of obtaining key hormones: consuming the queen's feces.

The phenomenon of eating feces – known as coprophagy – may play an important role in child-rearing for naked mole rats.

In these colonies, the non-breeding 'subordinate' females still perform a number of parental duties, including grooming and corralling of the pups.

Naked mole rats spend their lives underground in vast networks of interconnected tunnels and are blind, relying on squeeks, tweets and grunts to communicate.

Researchers set about listening and deciphering the noises made by 166 individuals from seven colonies held in labs in both Berlin and Pretoria, South Africa.

Over two years the researchers recorded a total of 36,190 chirps and an algorithm worked out the acoustic properties of each one.

Lead author Dr Alison Barker said: 'We established each colony has its own dialect.

'The development of a shared dialect strengthens cohesion and a sense of belonging among the naked mole-rats of a specific colony.'

Naked mole rats are native to the dry plains of East Africa, where there is almost always limited food, which the experts believe may have led to xenophobic tendencies.

If an outsider from another colony is introduced, it will be ruthlessly slaughtered.

Within their own colony, however, the rodents work together 'harmoniously,' says Professor Gary Lewin, co-author of the study.

'Each one knows its rank and the tasks it has to perform - and usually accomplishes them reliably.'

A computer program, after an initial training period, was then able to very reliably detect which noise came from which animal.

Baby mole rats develop the dialect quickly and the colony's queen — the only breeding female — is responsible for creating and maintaining the accent


Why naked mole rats feel no pain

The African naked mole rat is an odd, homely creature with the closest thing to real-life super powers on earth. These small rodents can live for 32 years, they are cancer-resistant, and they are impervious to some types of pain.

Now, new research has pinpointed the evolutionary change that made the naked mole rat so uniquely pain-free, according to a study published on October 11th in Cell Reports.

"We think evolution has selected for this tweak just subtly enough so that the pain signaling becomes non-functional, but not strong enough that it becomes a danger for the animal," says lead author Gary R. Lewin, a professor at the Max-Delbruck Center for Molecular Medicine in Berlin, Germany.

Imagine the sting of entering a hot tub with a bad sunburn. The naked mole rat wouldn't be bothered, but most animals would sense this as thermal hyperalgesia, and the scientists who conducted the study have a good idea of what goes on at a cellular level when this happens.

In response to high temperatures and inflammation around sensory neurons, nerve growth factor (NGF) molecules bind to a receptor called TrkA. This kicks off a cascade of chemical signals that "sensitize" an ion channel -- called TRPV1 -- on the surface of the sensory neuron so that it opens. Once TRPV1 opens, it results in sensory nerve firing that tells the brain to register pain at temperatures that are not normally painful.

Through more than a dozen carefully designed experiments, Lewin and colleagues found what differentiates the naked mole rat from other animals in this process -- a small change in their TrkA receptor.

For example, if the scientists swapped out the TRPV1 channels in a mouse cell for naked mole rat versions of TRPV1, then thermal hyperalgesia occurred normally. But if a cell had a common rat TRPV1 and a naked mole rat TrkA, then the cell couldn't sense thermal hyperalgesia.

Researchers compared the gene for the naked mole rat's TrkA receptor to those of 26 other mammals, and five other African mole rat species. They discovered a switch of just one to three amino acid changes on one section of the naked mole rat TrkA receptor that make it less sensitive.

"Even though the naked mole rat's version of the TrkA receptor is almost identical to that of a mouse or a rat, it has a very significant effect on the animal's ability to feel pain," says Lewin.

Further experiments revealed that the tweak on the naked mole rat's TrkA receptor didn't render it dysfunctional, but hypo-functional. Their TrkA receptor could respond like that of other animals, if the naked mole rat cell was exposed to ten times the normal concentration of NGF.

This subtle difference between a hypo-functional and a dysfunctional TrkA receptor may explain why the naked mole rat could survive without the typical neurodegeneration found in animals with mutations that completely shut down NGF signaling. Previous research has shown developing embryos require NGF signaling to develop a normal pain signaling systems.

However, the new study found that naked mole rats are born with roughly the same number of pain sensors as newborn mice. It's only by adulthood that the naked mole rat's pain sensors dwindle by two-thirds compared to any other mammal. Evolution may have selected a TrkA receptor that works well enough for the animal developing as an embryo, but leaves adults with fewer nerve receptors and partially pain-free.

Losing thermal hyperalgesia might help the naked mole rats survive in their crowded underground colonies, where the close contact can be uncomfortably hot but thermal hyperalgesia may not be helpful in this warm environment. And it's possible that losing sensory neurons as adults may help the animals conserve energy.

"They live in desert regions underground, and they have to do a lot of work to get their food," says Lewin. "They have the lowest metabolic rate of any mammal. Evolution has shut down everything that is not absolutely necessary -- including extra nerve receptors."

Lewin and his colleagues are planning future studies in mice bred to have the unique naked mole rat TrkA receptor.

"We hope to see that these modified mice will show lots of features that make naked mole rats unique," says Lewin.


Fascinating Naked Mole Rat Images


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