Мухи-дрозофилы проливают свет на эволюцию метаболизма

Диета животных видов сильно различается. Некоторые виды — специалисты, питающиеся только одним источником пищи (например, богатыми сахаром фруктами или богатым белком мясом). Другие виды, как человек, — универсалы, способные питаться разными типами пищи.

Из-за этих различий животные виды потребляют разное количество макронутриентов, таких как углеводы и аминокислоты. Вероятно, метаболизм должен соответствовать пищевому выбору каждого вида. Однако эволюция метаболизма животных изучена плохо — какие лежащие в основе генетические изменения и как они определяют оптимальный состав питательных веществ для конкретного вида?

Исследовательская группа под руководством доцента Вилле Хиетакангаса из Хельсинкского университета изучала эволюцию метаболизма на примере двух очень близкородственных видов плодовых мушек. Первый — универсал Drosophila simulans, питающийся фруктами и овощами, обычно содержащими много сахаров. Второй — Drosophila sechellia, который специализировался на питании одним фруктом — нони (Morinda citrifolia), с низким содержанием сахара.

«Мы обнаружили довольно драматические метаболические различия между этими видами. Личинки D. sechellia, не сталкивающиеся с сахаром в природе, не могли расти на богатой сахаром диете, в то время как у D. simulans не было проблем с усвоением пищевого сахара», — объясняет Хиетакангас.

Близкое родство видов позволило ученым скрещивать их, создавая гибридов, которые в основном были генетически похожи на D. sechellia, но содержали те участки генома D. simulans, которые необходимы для толерантности к сахару.

«Возможность анализировать гибридных животных была ключевым преимуществом нашего исследования. Таким образом, мы могли не только полагаться на корреляцию наблюдений, но и выявить причинно важные генетические изменения. Мы также смогли установить, что толерантность к сахару имеет свою цену. D. simulans и сахар-толерантные гибриды плохо выживали на диете с низким содержанием питательных веществ. Это говорит о том, что D. sechellia эволюционировал, чтобы выживать в среде с низким содержанием питательных веществ, что потребовало перестройки метаболизма таким образом, что сделало питание с высоким содержанием сахара невозможным», — говорит Хиетакангас.

Это исследование открывает много интересных вопросов, в том числе связанных с человеком. В будущем будет интересно изучить, могут ли человеческие популяции с разной пищевой историей (например, переживавшие крайне ограниченное питание в течение многих поколений) по-разному реагировать на современные диеты, богатые сахарами.