Запах пищи усиливает привлекательность самцов мух
Запах уксуса усиливает восприятие мужского полового феромона в мозге неспарившихся самок Drosophila melanogaster, как обнаружила команда учёных. Исследователи смогли идентифицировать лежащий в основе нейронный механизм в мозге мух. Предыдущие эксперименты показали, что мужской феромон цис-вацценилацетат активирует гломерулу DA1 в мозге самок. Гломерулы — это сферические функциональные единицы в антеннальной доле, обонятельном центре мозга мухи.
«Мы смогли показать, что запах уксуса значительно усиливает реакции самок на мужской половой феромон. Оба запаха вместе интенсифицируют активацию DA1», — объясняет руководитель исследования. Этот эффект наблюдался только у неспарившихся девственных самок; он отсутствовал у самцов и спарившихся самок.
Анализируя нейронные механизмы, нейробиологи выяснили, как обрабатываются обонятельные сигналы в мозге мухи и какие области мозга активируются. Они использовали методы функциональной визуализации для мониторинга активности мозга, вызванной половым феромоном, уксусом и обоими запахами вместе.
Ключевую роль в экспериментах сыграли трансгенные линии мух, в которых были «заглушены» выбранные электрические синапсы — соединения между определёнными классами нервных клеток. Различные линии помогли определить нейроны, участвующие в передаче сигнала, и точно локализовать место взаимодействия двух запахов. «Мы смогли показать, что усиленная активация гломерулы DA1 опосредована так называемым «латеральным возбуждением» в определённом классе нейронов. Различные соседние гломерулы в мозге реагируют на запах уксуса, и возбуждение от них передаётся в DA1 через электрические синапсы», — говорит первый автор работы. Мужской половой феромон, в отличие от уксуса, активирует DA1 напрямую через специализированный обонятельный рецептор Or67d. Таким образом, оба запаха активируют одну и ту же обонятельную гломерулу, но через разные нейронные пути. Вместе они вызывают усиленную поведенческую реакцию у девственных самок, повышая их готовность к спариванию.
С экологической точки зрения этот механизм чрезвычайно важен, так как ускоряет спаривание, когда для самок и их потомства доступно достаточно пищи. «Мы были удивлены, что это сильное усиление реакции на феромон под действием уксуса полностью отсутствует у спарившихся самок. Однако, обнаружив поведенческую значимость для ухаживания, мы поняли, что этот эффект имеет смысл только для девственных самок», — отмечают исследователи.
Повышенная готовность к спариванию при наличии достаточного количества пищи важна для репродуктивного успеха, что, вероятно, и привело к эволюции этой редкой синергетической реакции на два разных запаха. «Синергетическое взаимодействие двух запахов встречается крайне редко и до сих пор почти не наблюдалось. Более общее правило заключается в том, что разные запахи скорее подавляют друг друга, что позволяет обонятельной системе не насыщаться при восприятии более одного запаха», — подчёркивают учёные.
Результаты также имеют экологическую значимость: «В природе самки мух воспринимают лишь небольшие количества мужского полового феромона. С эволюционной точки зрения кажется полезным, что у них развился механизм, усиливающий эффект феромона, без необходимости самцам выделять его в больших концентрациях. Если учесть, что у Drosophila довольно короткая продолжительность жизни, в течение которой они постоянно подвергаются угрозам со стороны хищников, инфекций или токсичной пищи, ускоренное спаривание и размножение очень важны для их выживания».