Простая молекула регулирует половое поведение дрозофил
Учёные из Института химической экологии Макса Планка (Йена, Германия) впервые идентифицировали положительный феромон, запускающий брачное поведение у плодовой мушки Drosophila melanogaster. Им оказался метиловый эфир лауриновой кислоты — метиллаурат.
Загадка феромона
Несмотря на то, что D. melanogaster — классический модельный организм, специфический феромон, обеспечивающий успешное спаривание, долгое время оставался неизвестным. Были известны только феромоны, ингибирующие спаривание.
Методология открытия
Исследование началось с ошибочного предположения, что привлекательный для самцов запах есть только у девственных самок. Ключом к открытию стало изучение нейрона, экспрессирующего обонятельный рецептор Or47b. При его отсутствии брачное поведение у самцов подавлялось.
Учёные собрали запахи от тысяч мух (девственных и спарившихся самок, а также самцов) и проанализировали их с помощью современной техники Thermal Desorption GC-MS. Это позволило идентифицировать даже следовые количества летучих веществ.
Идентификация сигнальной молекулы
Электрофизиологические измерения показали, что из всех летучих соединений, выделяемых мушками, только одно сильно активирует нейрон с рецептором Or47b. Этим веществом оказался метиллаурат — молекула с относительно простой структурой.
"С точки зрения химиков, мы были почти разочарованы, что молекула, передающая нечто столь важное, как секс, имеет такую простую структуру", — говорит химик Алеш Сватош.
Двойная роль метиллаурата
- Метиллаурат обнаружен не только у девственных самок, но и у спарившихся самок, и даже у самцов.
- Он активирует две разные нейронные цепи:
- Через рецептор Or47b запускает брачное поведение у самцов.
- Через рецептор Or88a отвечает за агрегацию (скопление) мух.
Мухи без рецептора Or47b всё ещё привлекаются запахом сородичей, но их брачное поведение резко снижено. Мухи без рецептора Or88a не привлекаются к запаху мух, но их брачное поведение не нарушено.
Эволюционная консервативность
Метиллаурат обнаружен у всех протестированных видов Drosophila. Нейроны с рецепторами Or47b и Or88a также реагируют на него у разных видов. Это указывает, что положительный брачный сигнал консервативен в пределах семейства.
Чтобы избежать гибридизации, каждый вид, по-видимому, имеет свои видоспецифичные кутикулярные углеводороды, которые ингибируют спаривание.
Междисциплинарный успех
Открытие стало возможным благодаря сочетанию методов: химического анализа, электрофизиологических измерений, визуализации и поведенческих тестов.
В дальнейшем учёные планируют выяснить, производит ли мушка метиллаурат самостоятельно или в его синтезе участвуют симбиотические бактерии.