Одинокие мухи, как и многие люди, едят больше и спят меньше

Изоляция во время пандемии COVID-19 нарушала режим сна и увеличивала вес. Одной из причин может быть само социальное одиночество. Учёные обнаружили, что плодовые мушки-дрозофилы, изолированные в пробирках, уже через неделю начинают слишком мало спать и слишком много есть, согласно новому исследованию в Nature. Результаты, описывающие, как хроническое одиночество приводит к изменениям в экспрессии генов, нейронной активности и поведении мух, предоставляют одну из первых надёжных животных моделей для изучения биологической реакции организма на одиночество.

"Мухи запрограммированы на определённую реакцию на социальную изоляцию. Мы обнаружили, что одиночество имеет патологические последствия, связанные с изменениями в небольшой группе нейронов, и мы начали понимать, что делают эти нейроны", — говорит Майкл В. Янг.

Наука об одиночестве

Drosophila — социальные существа. Они кормятся группами, исполняют сложные брачные ритуалы, вступают в миниатюрные "боксёрские" поединки. А ещё они много спят: 16 часов в сутки, разделённых на дневной сон и ночной отдых.

Ванхэ Ли, исследуя биологические основы хронической социальной изоляции, обратилась к общительной и хорошо изученной дрозофиле. "Эволюция давно заложила в этих насекомых огромную сложность, и, изучая их системы, мы часто находим зачатки того, что проявляется и у млекопитающих, и у людей", — отмечает Янг.

В ходе исследования Ли сравнила состояние мух в разных условиях изоляции. Через семь дней мухи, содержащиеся группами, не проявляли аномального поведения. Даже две мухи, изолированные от остальных, были довольны друг другом. Но когда муха оказывалась в полном одиночестве, насекомое начинало есть больше и спать меньше.

Дальнейшее изучение показало, что в мозге одиноких мух иначе экспрессировалась группа генов, связанных с голодом, — возможная генетическая основа связи между изоляцией и перееданием.

Затем Ли обнаружила, что за изменения в поведении, связанные со сном и питанием, отвечает небольшая группа клеток мозга — P2 нейроны. Их "отключение" у хронически изолированных мух подавляло переедание и восстанавливало сон. Активация P2 нейронов у мух, изолированных всего на один день, заставляла их есть и спать так, будто они были в одиночестве целую неделю.

"Нам удалось обмануть муху, заставив её думать, что она была хронически изолирована. P2 нейроны, похоже, связаны с восприятием продолжительности социальной изоляции или интенсивности одиночества, как таймер, отсчитывающий, как долго муха была одна", — объясняет Ванхэ Ли.

Лаборатория Янга тщательно подтвердила эти наблюдения. Они создали мух-инсомников, чтобы убедиться, что только недосып не вызывает переедания (не вызывает). Они проверили, вызовет ли манипуляция P2 нейронами переедание и недосып у социализированных мух (не вызывает). В итоге был сделан вывод, что только сочетание активности P2 нейронов и социальной изоляции приводит к потере сна и перееданию.

Объяснение "карантинных +15"

Учёные наблюдали, что многие социальные животные — от дрозофил до людей — едят больше и спят меньше в изоляции. Причина неясна. Одна из возможностей, по словам Янга, в том, что социальная изоляция сигнализирует о неопределённости будущего. Подготовка к трудным временам может включать бодрствование и приём пищи при первой возможности.

Это исследование не подтверждает, что люди в изоляции из-за COVID-19 ели больше и спали меньше по тем же биологическим механизмам, что и одинокие мухи. Но теперь, когда Ли и Янг идентифицировали нейроны и гены, реагирующие на хроническое одиночество у дрозофил, будущие исследователи могут искать соответствующие связи между одиночеством, перееданием и бессонницей у лабораторных животных и, в конечном счёте, у людей.

"Клинические исследования показывают, что большое число взрослых в США набрали вес и потеряли сон за прошлый год мер предосторожности из-за COVID-19. Вполне может быть, что наши маленькие мухи имитируют поведение людей, живущих в условиях пандемии, по общим биологическим причинам", — говорит Майкл Янг.