Новое исследование выявило удивительное сходство в питании млекопитающих и мух

Новое исследование показало удивительное сходство в том, как питаются млекопитающие и мухи. Модельные организмы, такие как плодовые мушки (Drosophila), дали важные сведения о том, как мозг решает, что и сколько есть. Однако до сих пор не было ясно, насколько сходен процесс питания у мух и млекопитающих (позвоночных).

В статье, опубликованной в журнале Nature Communications (Itskov et. al 2014), учёные из Champalimaud Neuroscience Programme (Лиссабон, Португалия) в сотрудничестве с Университетом Вашингтона (Сиэтл, США) представили новые данные о питании мух. «Плодовая мушка — чрезвычайно ценная модель, но она очень мала, поэтому наблюдение за тонкими деталями её поведения, например, за тем, как она ест, долгие годы было сложной задачей», — говорит Карлуш Рибейру, руководитель лаборатории поведения и метаболизма.

Вдохновившись технологией сенсорных экранов, исследователи разработали flyPAD (fly Proboscis and Activity Detector) — высокочувствительный метод мониторинга питания мух. «Каждый раз, когда мушка касается пищи, мы можем это зафиксировать, что позволяет отслеживать детали питания с высоким разрешением в реальном времени», — поясняет Карлуш Рибейру.

Ключевые открытия:

• Мухи едят, ритмично вытягивая хоботок (орган питания) по стереотипной схеме.
• В состоянии голода они не меняют ритм питания, а изменяют паузу между следующим «глотком».
• Таким образом, мухи меняют разные аспекты поведения в зависимости от степени голода, и эта адаптация к голоданию сходна с таковой у млекопитающих.

Для дополнения метода flyPAD учёные разработали ещё один подход, позволяющий определить, когда пища достигает нервной системы. «Мы решили использовать свет», — говорит постдок Павел Ицков. Они экспрессировали в мозге мух белок светлячка (люциферазу) и давали им вещество-активатор. Таким образом, интенсивность и время свечения мозга коррелировали с потреблением пищи и кинетикой усвоения питательных веществ.

Результат был поразительным: метод не только подтвердил, что обнаруженная моторная программа приводит к приёму пищи, но и показал, что пища достигает нервной системы очень быстро — всего за 20 секунд.

Следующие шаги, по словам Карлуша Рибейру, — использовать эти методы, чтобы понять, как мозг регулирует потребление пищи. «Мы будем искать нейроны и гены, контролирующие питание у мухи. Учитывая сходство регуляции этого поведения у мух и позвоночных, существует увлекательная возможность, что оно контролируется схожими нейронными цепями и генами. Это приблизит нас к пониманию того, как мы выбираем, что и сколько есть».