Как работает нос плодовой мушки
Исследование того, как запахи влияют на поведение, — одна из фундаментальных задач нейронауки. Ричард Бентон, доцент Центра интегративной геномики Университета Лозанны, изучает молекулярные пути передачи химических сигналов от носа к мозгу насекомых. За эту работу Швейцарский национальный научный фонд (SNSF) от имени Международного фонда Ласиса наградил Бентона Национальной премией Ласиса 2015 года.
38-летний учёный в основном изучает модельный организм Drosophila melanogaster — обычную плодовую мушку — чтобы расшифровать молекулярную логику того, как насекомые воспринимают химические сигналы для распознавания сородичей, партнёров, конкурентов, добычи и хищников.
Это включает идентификацию рецепторов в носу и нейронов в мозге, которые реагируют на информацию, получаемую через обоняние. Бентон пытается понять, как конкретное вещество запускает активность в определённых областях мозга, вызывая конкретное поведение.
Сходство с человеком
«Хотя нос плодовой мушки проще нашего, восприятие запахов у насекомых поразительно похоже на человеческое, — объясняет Бентон. — Это становится очевидным, когда смотришь на организацию их нейронных цепей и их реакцию на запахи». Таким образом, знания, полученные на плодовой мушке, могут помочь лучше понять нейронные цепи в более сложном мозге.
Особый интерес группы Бентона — определить, как обнаруживаются феромоны. Насекомые, как и большинство животных, используют химические сигналы для привлечения партнёров, маркировки путей или территории и предупреждения об опасности. Исследователь изучает молекулярные пути восприятия феромонов, чтобы объяснить, как эти жизненно важные химические сообщения в ничтожных количествах обнаруживаются и как они точно запускают правильную поведенческую реакцию.
Бентон также интересуется тем, как нервная система эволюционирует на протяжении тысяч поколений, чтобы адаптировать поведение животного к окружающей среде. Например, некоторые виды мух питаются только определёнными фруктами. Эта специализация сопровождается изменениями в их генах обонятельных рецепторов и связях нейронов в мозге. Понимание генетических изменений, лежащих в основе настройки структуры и функции нейронных цепей, важно для понимания того, как строится и работает мозг.
Отпугнуть вредных насекомых
Исследования не ограничиваются получением фундаментальных знаний в нейронауке. «От фундаментальных исследований, которые проводит моя группа, всего один маленький шаг до практического применения», — говорит Бентон.
Понимание молекулярных механизмов обоняния насекомых может дать исследователям ключи к тому, как вмешиваться и манипулировать поведением, вызванным запахами, в дикой природе. Например, открытия Бентона на Drosophila melanogaster могут вдохновить на решения для отлова или отпугивания близкородственной Drosophila suzukii — вредителя, повреждающего виноград и клубнику.
«Наши открытия также имеют потенциал для снижения заболеваемости людей». Малярия, лихорадка денге или сонная болезнь передаются кровососущими насекомыми, включая комаров и муху цеце, которые полагаются на обоняние для поиска хозяев.