裸鼹鼠是一种极为奇特的动物。它们几乎终生生活在地下，对某些类型的疼痛不敏感，能在缺氧环境中存活较长时间，极少患癌，寿命可超过30年——远超同体型的其他啮齿动物。它们还像蚂蚁、蜜蜂或白蚁一样具有真社会性：在一个可容纳百余只个体的群落中，只有一只雌性——蚁后——负责繁殖。
长期以来，科学界对裸鼹鼠蚁后如何阻止其他雌性繁殖并不清楚。主流假说曾认为是恃强凌弱和暴力压制，但考虑到它们的地下王国是绵延可达三公里的庞大隧道网络，这一解释在实践上似乎并不可行。如今，柏林马克斯·德尔布吕克分子医学中心Lewin实验室的研究团队发现，真正的机制其实是一套精密嗅觉信号系统中的某个关键组成部分。
"裸鼹鼠的鼻子相当大，嗅觉非常灵敏，这一点非常明显。"该研究的通讯作者、马克斯·德尔布吕克分子医学中心神经生物学家加里·莱文说。裸鼹鼠拥有约1200个嗅觉受体基因，多于小鼠（约1000个），更远超人类的几百个。它们还是盲眼动物。"它们必须在没有视觉的情况下导航和移动，因此嗅觉得到了强化，"莱文说。
为了解裸鼹鼠对嗅觉的依赖程度，研究团队从每只动物身上采集了气味样本。科学家将一根吸附性塑料管靠近裸鼹鼠约半小时，以收集其体表散发的挥发性分子，随后用质谱仪对这些气味进行分析，将其分离为约100种不同的化学化合物。
通过分析数百只裸鼹鼠的样本，研究团队发现每个群落的成员都携带着可辨识的化学特征。当来自不同群落的裸鼹鼠被放在一起时，它们会相互嗅闻约40秒，以判断对方是同巢伙伴还是陌生者。一旦嗅到陌生者，它们便会发动攻击，且往往意图致命。"裸鼹鼠和人类有一个共同点，那就是极度排外，"莱文说。
于是，研究团队测试了剥夺裸鼹鼠嗅觉是否能消除这种排外性。结果确实如此。当科学家用化学方法暂时阻断裸鼹鼠的嗅觉感觉神经元后，它们对陌生者的攻击性消失了。"它们基本上相安无事，没有任何争斗，"莱文说。
除了化学性的敌我识别信号，研究人员还在气味样本中发现了另一种物质。有一种名为肉豆蔻酸异丙酯的酯类化合物，仅在蚁后的样本中被检测到，非繁殖个体身上则完全没有。"繁殖雌性拥有这种特定分子，而非繁殖个体没有，"莱文说。
科学家发现，繁殖蚁后从生殖器官分泌肉豆蔻酸异丙酯，并在巡游地下王国时将其涂抹于隧道各处。追踪蚁后在繁殖周期内该化合物的分泌量变化，可以发现其随生育能力的高低而起伏，在发情期或妊娠期达到峰值。"它实际上是判断蚁后是否具备繁殖能力的一个很好的标志，"莱文说。此外，这种物质还具有另一个实用特性。
肉豆蔻酸异丙酯虽然具有挥发性，但一旦沉积在表面便相当稳定。研究人员在涂抹约24小时后，仍能在裸鼹鼠笼中检测到它的存在。由于群落的地道系统可延伸至三公里，蚁后若想让每只从属个体都接触到自己的气味，需要覆盖大量区域。"它能在环境中持续存在一段时间，这样蚁后就不必费力将气味扩散到整个地下群落，"莱文说。
然而，找到蚁后的专属分子只是第一步，证明它的功能则是另一回事。
裸鼹鼠群落按等级制度组织，等级与体型大致相关，从最低级的工蚁和觅食者，到士兵，再到最高级别的个体，以及被称为"帕夏"的繁殖雄性。科学家通过优势测试来划分裸鼹鼠的等级：当两只动物在隧道中相遇时，主动让路的一方等级较低。当莱文团队测试裸鼹鼠对肉豆蔻酸异丙酯的反应时，发现反应似乎与等级有关。
在T形迷宫实验中，将蚁后的分子置于一侧，等级较高的雌性——即那些有现实机会成为蚁后的个体——会主动回避。"我们有一个推测，虽然尚未得到证实：在正常环境中，高等级个体会尽量回避蚁后，因为蚁后可能对它们具有攻击性，"莱文说。
功能性超声成像技术为肉豆蔻酸异丙酯对裸鼹鼠大脑的影响提供了直接证据。这项技术可以无创地追踪麻醉动物体内的血流变化。"只要将肉豆蔻酸异丙酯喷到动物鼻子上，嗅觉皮层的大部分区域就会被激活，"莱文说。研究团队将此解读为该化合物作为独特信号被识别的证据，而非仅仅是背景气味。更重要的是，暴露于蚁后气味还会引发雌性个体的激素变化。
非繁殖雌性裸鼹鼠体内的催乳素水平通常较高——催乳素是一种在哺乳期也会抑制哺乳动物生育能力的激素。莱文团队发现，当蚁后从群落中被移除后，催乳素水平下降；而一旦重新引入肉豆蔻酸异丙酯，催乳素水平便会回升。与繁殖活动相关的孕酮则呈现相反的变化趋势：在非繁殖个体中水平较低，蚁后消失后则升高。"这些激素似乎直接受到肉豆蔻酸异丙酯这一分子存在与否的调控，"莱文说。
然而，蚁后的气味样本中还包含许多其他气味成分。为了确认找到的就是正确的那个，并排除其他成分参与生殖抑制的可能性，研究人员测试了在蚁后本身缺席、但其专属分子依然存在的情况下会发生什么。结果表明，仅凭气味本身就能像真正的蚁后一样有效地约束从属个体。
研究团队首先将交配对从群落中取出，使其远离任何蚁后。在这种条件下，裸鼹鼠通常会在四到五周内开始繁殖。然而，当研究团队每天向它们的笼中喷洒肉豆蔻酸异丙酯时，这些动物并未繁殖——该化合物可靠地阻止了妊娠的发生。在个体层面确认了这种避孕效果后，莱文团队将实验扩展至整个群落规模。
从一个已建立的群落中移除蚁后，通常会引发裸鼹鼠版本的"权力的游戏"：最强壮的雌性相互厮杀，往往以死亡告终，直到最终的胜者成为新蚁后。而当研究人员移除蚁后并连续三个月每天向群落施用肉豆蔻酸异丙酯后，没有任何政变企图发生。"一切都很平静，"莱文说，"没有争斗，没有雌性试图成为繁殖蚁后。这种分子就像一种超级避孕药，让它们全部处于性抑制状态。"
在莱文看来，这些结果表明裸鼹鼠的生物学特性与昆虫真社会性的关联，比科学家此前预期的更为紧密。蜂群和其他真社会性昆虫的蚁后会利用信息素阻止工蜂女儿发育出卵巢。"这是一种相对简单的机制，却解释了一种相对复杂的行为特征，"莱文说。
目前仍不确定的是，这种机制是否以某种形式出现在哺乳动物进化树的其他分支上。因为分泌肉豆蔻酸异丙酯并非裸鼹鼠的专利——人类也会分泌这种物质。
"肉豆蔻酸异丙酯已在哺乳期人类母亲的乳腺分泌物中被检测到，但其功能尚不清楚，"莱文说，"这种分子或类似分子可能对裸鼹鼠以外的物种的繁殖也有影响，甚至可能包括人类。我们目前还不得而知。"
Q&A
Q1：裸鼹鼠蚁后是如何抑制其他雌性繁殖的？
A：蚁后通过分泌一种名为肉豆蔻酸异丙酯的化学物质来抑制其他雌性的生育能力。这种物质从蚁后生殖器官分泌，并随其在隧道中活动而扩散。研究表明，该物质能直接调控非繁殖雌性体内的催乳素和孕酮水平，从而可靠地阻止妊娠发生，效果与蚁后本身在场相当。
Q2：肉豆蔻酸异丙酯对裸鼹鼠大脑有什么影响？
A：研究人员通过功能性超声成像发现，将肉豆蔻酸异丙酯喷到裸鼹鼠鼻子上后，其嗅觉皮层的大部分区域会被激活，说明大脑将其识别为一种独特信号，而非普通背景气味。此外，接触该物质还会引发雌性个体的激素变化，催乳素升高而孕酮降低，从而抑制繁殖。
Q3：肉豆蔻酸异丙酯对人类是否也有影响？
A：目前已知肉豆蔻酸异丙酯存在于哺乳期人类母亲的乳腺分泌物中，但其具体功能尚不清楚。研究人员推测，这种分子或类似分子可能对其他物种（包括人类）的繁殖也存在影响，但目前尚无定论，有待进一步研究。
