Температура и размножение: нейроны-регуляторы как мишень для борьбы с насекомыми

Ученые обнаружили у плодовых мушек группу нейронов, которые отключаются при низких температурах и замедляют размножение. Эта система, сохранившаяся у многих насекомых, включая комаров, может стать мишенью для контроля численности вредителей.

Исследование, опубликованное 16 февраля в журнале Current Biology, приближает к пониманию того, как мозг мухи участвует в восприятии холода и ограничении репродукции. Насекомые и животные, включая многих млекопитающих, подавляют размножение зимой, чтобы защитить потомство от суровых условий.

Работа имеет значение для здравоохранения и сельского хозяйства, поскольку воздействие на зависящие от среды механизмы, влияющие на размножение комаров и сельскохозяйственных вредителей, может предложить новые стратегии контроля. Комары являются резервуарами для вызывающего малярию паразита Plasmodium falciparum, который проводит зиму внутри них.

«Если в мозге комара есть "тормоз", отключающий их репродуктивные функции, и если мы сможем найти этот тормоз и искусственно его активировать, это может открыть пути для контроля популяций комаров», — сказала Нилай Япичи, первый автор статьи — Мэтт Мейзелман.

Ход исследования и ключевые открытия

• Ученые провели генетический скрининг и идентифицировали подмножество циркадных нейронов в мозге мухи. Эти нейроны важны для восприятия и реакции на такие сигналы среды, как свет и холод.
• Эксперименты показали, что холод доминирует над светом в контроле над размножением. Даже при длинном световом дне (летний режим), но в холоде, скорость откладки яиц замедлялась.
• С помощью электродов ученые установили, что дорсальные нейроны активны в тепле и неактивны на холоде, выступая датчиком температуры.
• В этих нейронах был обнаружен специфический инсектный нейропептид (сигнальный белок) — Allotostatin (AstC).
  • Инъекция AstC или его сверхэкспрессия из дорсальных нейронов стимулировала яйцекладку.
  • Экспрессия гена AstC регулировалась температурой: его уровень был низким на холоде и повышался в тепле.
• Также был обнаружен рецептор, с которым связывается нейропептид AstC для активации яйцекладки.

Перспективы и значение

В будущей работе ученые планируют создать мутантных комаров по пептиду AstC и его рецептору, чтобы понять их роль в регуляции размножения. Если модификация рецептора AstC снизит репродукцию, он может стать мишенью для химического воздействия с целью подавления популяций комаров и сельскохозяйственных вредителей.

«Понимание того, как животные справляются со стрессорами окружающей среды, очень важно в эпоху изменения климата», — отметила Япичи, подчеркнув, что аналогичные гены и нейроны найдены и у позвоночных, включая млекопитающих.