Что плодовые мушки могут рассказать нам о поиске пищи?
Исследователи из Университета Дрекселя раскрыли, как плодовые мушки Drosophila melanogaster комбинируют различные стратегии для поиска источника пищи, когда отсутствуют четкие направляющие сигналы. Результаты опубликованы в PLOS Computational Biology.
Экспериментальный подход
Ученые из лаборатории Bhandawat Lab преобразовали обонятельные нейроны мух в светочувствительные клетки. В экспериментальной зоне, разделенной на три области, они проецировали свет только в центральное ядро, имитируя присутствие пищи.
- Центральное ядро: зона стимуляции («пища»).
- Пограничная зона: интенсивность света снижалась.
- Кольцевая область: отсутствие какой-либо стимуляции или направляющих сигналов.
Это позволило с высокой точностью отслеживать траектории мух, покидающих «пищу» и пытающихся вернуться к ней.
Ключевые стратегии навигации
Исследование выявило две основные механизмы и их взаимодействие:
Неориентирующие изменения: При выходе из зоны «пищи» (пограничная зона) мухи резко замедлялись и совершали крутые повороты, что возвращало их в стимулируемую область. Внутри «ядра» они также часто поворачивали и замедлялись, чтобы дольше оставаться у ресурса.
Путевая интеграция («внутренний компас»): В кольцевой области, лишенной сигналов, мухи использовали внутренний учет пройденного пути для навигации.
Главный вывод: В отсутствие четких направляющих сигналов (как в кольцевой области) простые неориентирующие изменения движения (замедление и частые повороты) являются чрезвычайно эффективной стратегией для поиска ресурса.
Значение исследования
- Моделирование: Созданная модель позволила «отключать» отдельные механизмы, чтобы изучать их вклад по отдельности и в комбинации.
- Эволюционная параллель: Подобные неориентирующие движения используют и опытные навигаторы, например, пустынные муравьи, для точного нахождения дома.
- Более широкий контекст: Поскольку обонятельные системы мух и других животных имеют фундаментальное сходство, работа помогает понять, как поиск пищи животными влияет на пищевую экологию и среду в целом.
«Обоняние — как ощущение в недавнем прошлом — является эффективным сенсорным сигналом для мух и, вероятно, многих других животных. Реакция на него — замедление и резкий поворот — это то, что позволяет приблизиться к цели», — пояснил ведущий автор Лянью Тао.