Учёные обнаружили механизм обнаружения ветра у плодовых мушек
Крошечным плодовым мушкам необходимо знать, когда дует ветер, чтобы устоять на ногах и не быть сбитыми с курса. Команда учёных из Калифорнийского технологического института (Caltech) сообщает в журнале Nature, что мухи эволюционно развили специализированную популяцию нейронов в своих антеннах (усиках), которые позволяют им определять не только факт ветра, но и его направление.
"Заморозка" в потоке воздуха
Дэвид Дж. Андерсон, профессор биологии Caltech и исследователь HHMI, отмечает, что поведение мух на ветру поразительно: «Мы обнаружили, что можно остановить муху на месте, подув на неё слабым потоком воздуха». Иммобилизация настолько полная, что насекомое можно взять палочками для еды, пока дует ветер. Как только поток прекращается, муха сразу же возобновляет движение.
Антенны как детектор ветра
В отличие от многих других насекомых, у которых для этого есть сенсорные волоски на кутикуле, плодовые мушки используют для обнаружения ветра свои антенны. Их движение в потоке воздуха позволяет определить наличие и общее направление ветра. Это создавало загадку, поскольку ранее считалось, что основная функция нейронов в антеннах — слух (обнаружение звуковых колебаний, например, брачной песни самца).
Два разных типа нейронов в одном органе
Встал вопрос: как мухи различают звук и ветер с помощью одного сенсорного органа? Было две гипотезы:
- Один тип универсальных нейронов меняет паттерн активности в зависимости от стимула.
- Существуют две отдельные популяции нейронов.
Исследования аспирантки Сузуко Йорозу, которые включали селективное «отключение» подгрупп нейронов, подтвердили вторую гипотезу. Она показала, что орган Джонстона (зона в антенне, ответственная за слух) содержит как минимум две полностью отдельные группы нейронов:
- Звукочувствительные нейроны: активируются быстрыми колебательными движениями антенны (звук), быстро включаются и выключаются.
- Ветрочувствительные нейроны: активируются, когда антенну толкает поток воздуха (ветер), и остаются активными, пока ветер дует.
Каждый тип нейронов посылает сигнал в отдельную, отличную область мозга.
Разное поведение — разные нейроны
В результате этих раздельных нейронных путей мухи демонстрируют абсолютно разные поведенческие реакции:
- Звук (например, брачная песня) через звукочувствительные нейроны ведёт к поведению вроде копуляции.
- Ветер через ветрочувствительные нейроны заставляет мух полностью останавливаться в целях безопасности, когда воздух движется с достаточной скоростью.
Источник: California Institute of Technology