Ученые усилили агрессию насекомых, изменив метаболизм их мозга
Исследователи обнаружили, что можно усилить агрессивность насекомых, просто вмешавшись в базовый метаболический путь в их мозге. Исследование на плодовых мушках и медоносных пчелах показывает прямую причинно-следственную связь между метаболизмом мозга (тем, как мозг генерирует необходимую ему энергию) и агрессией.
Работа опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Новое исследование основано на предыдущей работе лаборатории профессора энтомологии Университета Иллинойса и директора Института геномной биологии Джина Робинсона. Когда его команда изучила активность генов в мозге пчел после столкновения с нарушителем, оказалось, что некоторые метаболические гены были подавлены. Эти гены играют ключевую роль в самом эффективном типе генерации энергии в клетках — процессе окислительного фосфорилирования.
"Это было нелогичное открытие, потому что эти гены были подавлены, — сказал Робинсон. — Склонно думать, что агрессия требует больше энергии, а не меньше".
В новом исследовании постдок Клэр Ритчкоф использовала препараты для подавления ключевых этапов окислительного фосфорилирования в мозге пчел. Агрессия у обработанных пчел возрастала дозозависимым образом. Однако препараты не оказали эффекта на хронически стрессированных пчел — они не смогли усилить агрессию в ответ на нарушителя.
"Что-то в хроническом стрессе изменило их реакцию на препарат, и это само по себе увлекательное открытие, — отметил Робинсон. — Мы хотим понять, как этот опыт "встраивается" в них, чтобы повлиять на мозг".
В отдельных экспериментах постдок Хонгмей Ли-Бьярлей и студент Джонатан Мэсси обнаружили, что снижение окислительного фосфорилирования у плодовых мушек также повышает агрессию. Используя передовую генетику мух, команда выяснила, что этот эффект возникает только при снижении окислительного фосфорилирования в нейронах, но не в соседних клетках — глиальных. Этот результат также оказался неожиданным, поскольку "глиальные клетки метаболически очень активны и являются энергетическими хранилищами мозга".
Полученные данные проливают свет на немедленные и долгосрочные изменения в ответ на угрозы.
"Когда животное сталкивается с угрозой, у него возникает немедленная агрессивная реакция, в течение секунд, — пояснил Робинсон. — Но изменения в метаболизме мозга занимают гораздо больше времени и не могут объяснить эту немедленную реакцию". Вероятно, такие изменения делают особей более бдительными к последующим угрозам.
"Это имеет хороший экологический смысл, потому что угрозы часто приходят группами", — сказал Робинсон.
Тот факт, что исследователи наблюдали эти эффекты у двух видов, разделенных 300 миллионами лет эволюции, делает выводы еще более убедительными.
"Поскольку плодовые мушки и медоносные пчелы разделены 300 миллионами лет эволюции, это очень надежный и высококонсервативный механизм", — заключил он.