Фекальные метки — феромонный флаг плодовой мушки

У плодовых мушек (Drosophila) существует сложный язык обонятельных сигналов. В исследовании, опубликованном 2 августа в журнале Current Biology, учёные смогли «подслушать» коммуникацию свободно взаимодействующих мух с помощью биолюминесцентной технологии для мониторинга активности их мозга. Они обнаружили, что самцы сигнализируют о своём присутствии, оставляя экскременты, которые служат «визитной карточкой» для поиска сородичей и даже привлечения самок в определённые места.

Многие виды, от мух до млекопитающих, используют для привлечения партнёров и социальной коммуникации сигнальные молекулы — феромоны. Эти феромоны могут выделяться с поверхности тела или с мочой. Однако исследователи из японского Центра наук о мозге RIKEN обнаружили, что именно феромонные метки в фекалиях, а не тело мух, являются сильным аттрактантом для других особей.

В небольшой арене, оборудованной для визуального и тепловизионного наблюдения, мушки могли свободно перемещаться. Учёных интересовала реакция как самцов, так и самок на мужской феромон cVA, который активирует только определённый класс обонятельных нейронов. У генетически модифицированных мух эти нейроны начинают светиться при активации благодаря внедрению биолюминесцентных молекул, подобных тем, что есть у светлячков. «Такая одновременная регистрация нейронной активности и поведения — первая в исследованиях социальной коммуникации у столь мелких организмов», — отмечает руководитель исследовательской группы Хокто Казама.

Наблюдая за самцами в арене, исследователи обнаружили, что обонятельные нейроны сильнее всего активировались в определённом месте — которое подтвердилось как место оставления экскремента, — а не при взаимодействии мух, чьи тела считались главным, если не единственным, источником cVA. «Мы видели случаи, когда обонятельные нейроны реагировали только после оставления метки, — говорит Казама. — И чем ближе мухи находятся к этим фекальным меткам, тем больше биолюминесценции мы наблюдаем».

Оказавшись в одиночестве в арене, самцы движутся по периметру и оставляют экскременты, проявляя тенденцию возвращаться и проводить больше времени в помеченных областях. Мухи с заблокированными обонятельными нейронами не проявляли такого влечения к меткам.

В другом эксперименте с самцом и самкой экскременты самки не привлекали внимания. Метки самца, напротив, были привлекательны для обоих полов, даже во время ухаживания, когда самец преследует самку. Таким образом, фекальные метки функционируют как социальный хаб, указывая на личность пометившей её особи и увеличивая шансы на спаривание.

Система мониторинга биолюминесценции имеет применение и за пределами исследований плодовых мушек. Любая регистрация нейронной активности, особенно у мелких животных, которая традиционно требовала проводов или фиксации, теперь может использовать силу «светящихся» мозгов, давая исследователям возможность в реальном времени наблюдать за активностью во время социальной коммуникации. «Современные технологии редактирования генома в сочетании с биолюминесцентными зондами дают нам мощное окно для наблюдения за естественным поведением и тем, как оно возникает в мозге», — заключает Казама.