Как плодовые мушки чувствуют вкус воды

Способность обнаруживать воду и регулировать её потребление жизненно важна для всех животных, поскольку слишком малое или избыточное количество воды в клетках может иметь катастрофические последствия. Неясно, чувствуют ли люди и другие животные вкус самой воды или лишь примесей в ней, но исследования показали, что насекомые могут ощущать вкус воды.

Было известно, например, что плодовая мушка (Drosophila) может чувствовать вкус воды, но до сих пор не были известны молекулярные детали этого процесса. Теперь учёные обнаружили, как нервные клетки в пищеводе Drosophila ощущают воду и передают эту информацию в мозг. Это может привести к другим открытиям о том, как клетки чувствуют и контролируют содержание воды.

Учёные выяснили, что недавно открытый белок PPK28 формирует канал, пронизывающий мембрану водочувствительной нервной клетки в пищеводе Drosophila. Он принадлежит к семейству ионных канальных белков, но ранее ни один из них не связывали с регуляцией потока воды.

Исследование по идентификации рецептора вкуса воды у Drosophila провёл аспирант Питер Кэмерон в рамках своей докторской диссертации под руководством Кристин Скотт, профессора генетики Калифорнийского университета в Беркли. Исследователи сравнили нормальных мух с мутантной группой, лишённой этого канала. Они показали, что мутантные мухи с неактивными вкусовыми нейронами пили всего около трёх секунд, в то время как нормальные мухи — около 10 секунд. Затем Кэмерон и коллеги сравнили гены двух групп мух и идентифицировали ген pickpocket 28 (ppk28), который экспрессирует белок PPK28 в вкусовых нейронах. Они пометили белок флуоресцентной меткой и сравнили его реакцию на различные растворы. Когда мухам давали воду, белок светился, что указывало на передачу сигнала в мозг.

Исследователи обнаружили, что при отсутствии гена ppk28 мухи не реагировали на воду, а при его наличии — реагировали. Также они выяснили, что нейроны сильнее реагируют на чистую воду, чем на растворы, содержащие соли, кислоты, сахара или горькие соединения. Когда Кэмерон активировал гены ppk28 в нервах, обычно отвечающих за восприятие горечи, эти нервы начали реагировать на воду. Кэмерон заявил, что PPK28 — единственный известный рецептор вкуса воды, найденный у Drosophila, но возможно, что задействованы и другие механизмы.

Кэмерон отметил, что результаты могут создать основу для исследования вкуса воды у других животных. Находки опубликованы в журнале Nature.