Биологи раскрыли молекулярный механизм, регулирующий способность животных чувствовать скорость изменения температуры

Классические эксперименты на лягушках показали, что стремление амфибий выбраться из опасно горячей воды значительно снижается, если температура воды повышается очень постепенно. Чувствительность многих животных, включая людей, к температуре аналогичным образом зависит от скорости её повышения, однако точная причина этого долгое время оставалась неизвестной.

Чтобы пролить свет на это явление, профессор Крейг Монтелл и аспиранты Цзюньцзе Луо и Вэй Шэнь из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре использовали личинок плодовой мушки (Drosophila) в качестве модели. Они обнаружили, что быстрое повышение температуры на 25 градусов по Фаренгейту вызывает у личинок извивающуюся реакцию побега. Однако при постепенном повышении температуры реагировало гораздо меньше животных, а у тех, кто реагировал, средний порог температуры был значительно выше. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Neuroscience.

Учёные выяснили, что ответ состоит из двух частей. Во-первых, они идентифицировали термочувствительные нейроны в мозге, ответственные за определение скорости изменения температуры. Это помогло определить лежащий в основе молекулярный механизм.

Во-вторых, исследователи обнаружили, что быстрая реакция на стремительный нагрев зависит от TRP-канала (transient receptor potential). Активация клеточного температурного сенсора — белка TRPA1 — зависела не просто от абсолютной температуры, а от скорости её изменения. При быстром повышении температуры TRPA1 быстро активировался и возбуждал термочувствительные нейроны мозга. При медленном повышении температуры активность TRPA1 была ниже.

«Существует механизм обратной связи, который выключает этот белок так же быстро, как он включается, — объяснил Крейг Монтелл. — Когда он включается быстро, он стимулирует путь, вызывающий извивающуюся реакцию. Но когда процесс происходит медленно, механизмы включения и выключения компенсируют друг друга».

Учёные полагают, что способность чувствовать скорость изменения температуры — это критически важный механизм выживания, позволяющий животному быстро отреагировать и избежать опасной термической среды, пока не стало слишком поздно. Они предполагают, что сходные механизмы могут существовать и у других животных, включая лягушек и, возможно, человека, через температурно-чувствительные TRP-каналы.