Молекулярные механизмы, постоянно работающие в мозге, помогают самкам вести себя, как полагается. И только порция мужских половых гормонов отключает правильную программу поведения и высвобождает «внутреннего самца».
Психологические различия между самками и самцами становятся заметными по мере созревания мозга, что особенно заметно в половом поведении, которое проявляется в оценке брачного партнёра и ухаживании за ним, в сражениях за территорию и т. д. Очевидно, что эти отличия «прописаны» в структуре мозга, но что за механизмы тут работают, почему у самцов мозг становится, условно говоря, мужским, а у самок – женским, биологи до сих пор не очень себе представляют.
В чём здесь загадка? Если взять, к примеру, крыс, то у них межполовые различия в высшей нервной системе определяются в последние дни внутриутробного развития и в первую неделю после рождения. На молекулярном уровне можно видеть, как в мозге у новорождённых самцов активируются специальные белки – транскрипционные факторы, которые реагируют на тестостерон и прочие гормоны семенников. Функция транскрипционных факторов – регулировать активность генов, связываясь с определёнными участками их ДНК. Вот так тестостерон и влияет на формирование мозга – через подчиняющиеся ему белки-регуляторы. Напротив, у гормонов яичников в мозге нет никаких молекулярных агентов влияния. Поэтому считается, что «женское» состояние является состоянием мозга по умолчанию, формирующимся в отсутствие мужского полового гормона. Однако всё равно остаётся вопрос, как происходит переключение из «Ж» в «М».
Отчасти на него отвечает исследование Маргарет Маккарти (Margaret McCarthy) и её коллег из Мэрилендского университета в Балтиморе, опубликованное в Nature Neuroscience. Дело оказалось в одном из механизмов эпигенетической регуляции, связанном с метилированием ДНК. Как известно, если к некоторым нуклеотидам пришить химическую метильную группу, то последовательность ДНК с такой модификацией замолчит – её перестанут видеть пресловутые факторы транскрипции, и синтез РНК на ней прекратится. Если же убрать метильные группы, то кусок генома вновь активируется.
Оказалось, что у самцов в тех зонах мозга, которые отвечают за половое поведение, снижена активность ферментов ДНК-метилтрансфераз, которые как раз навешивают метилы на нуклеотиды. Отличие было особенно заметно как раз в первые дни после рождения, в период формирования мозга. И именно тогда же активность метилтрансфераз сильно зависела от тестостерона: если новорождённым самкам делали инъекцию гормона, то ферменты у них начинали работать, как у самцов, но если тестостерон вводили взрослым животным, то на активность ферментов он уже никак не влиял. В ДНК самок после обработки гормоном метилированных участков было в два раза больше, чем у обычных самок, и почти столько же, сколько у самцов. И строение мозга, и поведение таких самок делались вполне самцовыми: например, они пытались спариваться с другими самками. Очевидно, тестостерон включал некоторые мужские гены, помогая им сбросить метильные тормоза.