裸鼴鼠是一種極為奇特的動物。它們幾乎終生生活在地下，對某些類型的疼痛不敏感，能在缺氧環境中存活較長時間，極少患癌，壽命可超過30年——遠超同體型的其他齧齒動物。它們還像螞蟻、蜜蜂或白蟻一樣具有真社會性：在一個可容納百餘只個體的群落中，只有一隻雌性——蟻后——負責繁殖。
長期以來，科學界對裸鼴鼠蟻后如何阻止其他雌性繁殖並不清楚。主流假說曾認為是恃強凌弱和暴力壓制，但考慮到它們的地下王國是綿延可達三公里的龐大隧道網路，這一解釋在實踐上似乎並不可行。如今，柏林馬克斯·德爾布呂克分子醫學中心Lewin實驗室的研究團隊發現，真正的機制其實是一套精密嗅覺信號系統中的某個關鍵組成部分。
"裸鼴鼠的鼻子相當大，嗅覺非常靈敏，這一點非常明顯。"該研究的通訊作者、馬克斯·德爾布呂克分子醫學中心神經生物學家加里·萊文說。裸鼴鼠擁有約1200個嗅覺受體基因，多於小鼠（約1000個），更遠超人類的幾百個。它們還是盲眼動物。"它們必須在沒有視覺的情況下導航和移動，因此嗅覺得到了強化，"萊文說。
為了解裸鼴鼠對嗅覺的依賴程度，研究團隊從每隻動物身上採集了氣味樣本。科學家將一根吸附性塑料管靠近裸鼴鼠約半小時，以收集其體表散發的揮發性分子，隨後用質譜儀對這些氣味進行分析，將其分離為約100種不同的化學化合物。
通過分析數百隻裸鼴鼠的樣本，研究團隊發現每個群落的成員都攜帶著可辨識的化學特徵。當來自不同群落的裸鼴鼠被放在一起時，它們會相互嗅聞約40秒，以判斷對方是同巢夥伴還是陌生者。一旦嗅到陌生者，它們便會發動攻擊，且往往意圖致命。"裸鼴鼠和人類有一個共同點，那就是極度排外，"萊文說。
於是，研究團隊測試了剝奪裸鼴鼠嗅覺是否能消除這種排外性。結果確實如此。當科學家用化學方法暫時阻斷裸鼴鼠的嗅覺感覺神經元後，它們對陌生者的攻擊性消失了。"它們基本上相安無事，沒有任何爭鬥，"萊文說。
除了化學性的敵我識別信號，研究人員還在氣味樣本中發現了另一種物質。有一種名為肉豆蔻酸異丙酯的酯類化合物，僅在蟻后的樣本中被檢測到，非繁殖個體身上則完全沒有。"繁殖雌性擁有這種特定分子，而非繁殖個體沒有，"萊文說。
科學家發現，繁殖蟻后從生殖器官分泌肉豆蔻酸異丙酯，並在巡遊地下王國時將其塗抹於隧道各處。追蹤蟻后在繁殖周期內該化合物的分泌量變化，可以發現其隨生育能力的高低而起伏，在發情期或妊娠期達到峰值。"它實際上是判斷蟻后是否具備繁殖能力的一個很好的標誌，"萊文說。此外，這種物質還具有另一個實用特性。
肉豆蔻酸異丙酯雖然具有揮發性，但一旦沉積在表面便相當穩定。研究人員在塗抹約24小時後，仍能在裸鼴鼠籠中檢測到它的存在。由於群落的地道系統可延伸至三公里，蟻后若想讓每隻從屬個體都接觸到自己的氣味，需要覆蓋大量區域。"它能在環境中持續存在一段時間，這樣蟻后就不必費力將氣味擴散到整個地下群落，"萊文說。
然而，找到蟻后的專屬分子只是第一步，證明它的功能則是另一回事。
裸鼴鼠群落按等級制度組織，等級與體型大致相關，從最低級的工蟻和覓食者，到士兵，再到最高級別的個體，以及被稱為"帕夏"的繁殖雄性。科學家通過優勢測試來劃分裸鼴鼠的等級：當兩隻動物在隧道中相遇時，主動讓路的一方等級較低。當萊文團隊測試裸鼴鼠對肉豆蔻酸異丙酯的反應時，發現反應似乎與等級有關。
在T形迷宮實驗中，將蟻后的分子置於一側，等級較高的雌性——即那些有現實機會成為蟻后的個體——會主動迴避。"我們有一個推測，雖然尚未得到證實：在正常環境中，高等級個體會儘量迴避蟻后，因為蟻后可能對它們具有攻擊性，"萊文說。
功能性超聲成像技術為肉豆蔻酸異丙酯對裸鼴鼠大腦的影響提供了直接證據。這項技術可以無創地追蹤麻醉動物體內的血流變化。"只要將肉豆蔻酸異丙酯噴到動物鼻子上，嗅覺皮層的大部分區域就會被激活，"萊文說。研究團隊將此解讀為該化合物作為獨特信號被識別的證據，而非僅僅是背景氣味。更重要的是，暴露於蟻后氣味還會引發雌性個體的激素變化。
非繁殖雌性裸鼴鼠體內的催乳素水平通常較高——催乳素是一種在哺乳期也會抑制哺乳動物生育能力的激素。萊文團隊發現，當蟻后從群落中被移除後，催乳素水平下降；而一旦重新引入肉豆蔻酸異丙酯，催乳素水平便會回升。與繁殖活動相關的孕酮則呈現相反的變化趨勢：在非繁殖個體中水平較低，蟻后消失後則升高。"這些激素似乎直接受到肉豆蔻酸異丙酯這一分子存在與否的調控，"萊文說。
然而，蟻后的氣味樣本中還包含許多其他氣味成分。為了確認找到的就是正確的那個，並排除其他成分參與生殖抑制的可能性，研究人員測試了在蟻后本身缺席、但其專屬分子依然存在的情況下會發生什麼。結果表明，僅憑氣味本身就能像真正的蟻后一樣有效地約束從屬個體。
研究團隊首先將交配對從群落中取出，使其遠離任何蟻后。在這種條件下，裸鼴鼠通常會在四到五周內開始繁殖。然而，當研究團隊每天向它們的籠中噴灑肉豆蔻酸異丙酯時，這些動物並未繁殖——該化合物可靠地阻止了妊娠的發生。在個體層面確認了這種避孕效果後，萊文團隊將實驗擴展至整個群落規模。
從一個已建立的群落中移除蟻后，通常會引發裸鼴鼠版本的"權力的遊戲"：最強壯的雌性相互廝殺，往往以死亡告終，直到最終的勝者成為新蟻后。而當研究人員移除蟻后並連續三個月每天向群落施用肉豆蔻酸異丙酯後，沒有任何政變企圖發生。"一切都很平靜，"萊文說，"沒有爭鬥，沒有雌性試圖成為繁殖蟻后。這種分子就像一種超級避孕藥，讓它們全部處於性抑制狀態。"
在萊文看來，這些結果表明裸鼴鼠的生物學特性與昆蟲真社會性的關聯，比科學家此前預期的更為緊密。蜂群和其他真社會性昆蟲的蟻后會利用資訊素阻止工蜂女兒發育出卵巢。"這是一種相對簡單的機制，卻解釋了一種相對複雜的行為特徵，"萊文說。
目前仍不確定的是，這種機制是否以某種形式出現在哺乳動物進化樹的其他分支上。因為分泌肉豆蔻酸異丙酯並非裸鼴鼠的專利——人類也會分泌這種物質。
"肉豆蔻酸異丙酯已在哺乳期人類母親的乳腺分泌物中被檢測到，但其功能尚不清楚，"萊文說，"這種分子或類似分子可能對裸鼴鼠以外的物種的繁殖也有影響，甚至可能包括人類。我們目前還不得而知。"
Q&A
Q1：裸鼴鼠蟻后是如何抑制其他雌性繁殖的？
A：蟻后通過分泌一種名為肉豆蔻酸異丙酯的化學物質來抑制其他雌性的生育能力。這種物質從蟻后生殖器官分泌，並隨其在隧道中活動而擴散。研究表明，該物質能直接調控非繁殖雌性體內的催乳素和孕酮水平，從而可靠地阻止妊娠發生，效果與蟻后本身在場相當。
Q2：肉豆蔻酸異丙酯對裸鼴鼠大腦有什麼影響？
A：研究人員通過功能性超聲成像發現，將肉豆蔻酸異丙酯噴到裸鼴鼠鼻子上後，其嗅覺皮層的大部分區域會被激活，說明大腦將其識別為一種獨特信號，而非普通背景氣味。此外，接觸該物質還會引發雌性個體的激素變化，催乳素升高而孕酮降低，從而抑制繁殖。
Q3：肉豆蔻酸異丙酯對人類是否也有影響？
A：目前已知肉豆蔻酸異丙酯存在於哺乳期人類母親的乳腺分泌物中，但其具體功能尚不清楚。研究人員推測，這種分子或類似分子可能對其他物種（包括人類）的繁殖也存在影響，但目前尚無定論，有待進一步研究。
