Как плодовые мушки распознают CO2 в разных контекстах
Плодовые мушки Drosophila melanogaster воспринимают углекислый газ (CO2) неоднозначно. Он может сигнализировать о пище (как побочный продукт брожения дрожжей) или об опасности (о бедной кислородом или переполненной среде). Новое исследование показывает, как обонятельная система мухи различает эти контексты.
Открытие межнейронного "диалога"
Учёные из лаборатории Элизабет Хонг в Калифорнийском технологическом институте обнаружили, что аксоны обонятельных нейронов, чувствительных к CO2, могут напрямую взаимодействовать с нейронами, распознающими эфиры (привлекательные запахи пищи). Это первый известный случай коммуникации между аксонами обонятельных нейронов до передачи сигнала в мозг.
Ключевую роль играет временной паттерн сигнала
- Пульсирующий CO2 (например, от далёкого источника пищи) — аксоны CO2-нейронов активируют каналы, кодирующие эфиры. Это сигнал мозгу: "пища находится против ветра".
- Постоянно повышенный уровень CO2 (например, от гниющего бревна) — кросс-коммуникация быстро отключается. CO2-нейроны сигнализируют мозгу напрямую, побуждая избегать источника.
Поведение мух соответствует этой нейронной логике: они убегают от устойчивого облака CO2, но двигаются против ветра к источнику пульсирующего сигнала.
Значение исследования
- Бросает вызов догме: показывает, что обработка сенсорной информации происходит не только при интеграции входных сигналов нейроном, но и на уровне реформатирования выходных сигналов (аксонов).
- Объединяет предыдущие открытия: даёт возможное нейронное объяснение, как CO2 может вызывать противоположное поведение (избегание, открытое лабораторией Дэвида Андерсона, и привлечение, открытое лабораторией Майкла Дикинсона).
- Ставит новую задачу: механизм коммуникации между аксонами остаётся загадкой, так как был исключён классический химический синаптический путь. Его изучение может дать новые insights в принципы обработки сенсорной информации.
Исследование опубликовано в журнале Current Biology 6 сентября.