Суперсила плодових мушок. Знайдено перших тварин, здатних визначати кислотність їжі

Дослідники виявили новий смаковий рецептор у плодових мушок, який дозволяє їм відчувати смак лужних речовин із високим рівнем pH та уникати токсичної їжі та поверхонь. За словами Емілі Ліман, нейробіолога з Університету Південної Каліфорнії в Лос-Анджелесі, це відкриття несподіване для ретельно вивчених тварин. Дослідження може мати наслідки для розуміння лужного смаку і в інших організмів, пише Nature.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та захопливі новини зі світу науки!

pH — це вимірювання кислотності, лужності речовини або розчину. Це шкала від 0 до 14, де 7 — нейтральний, нижче 7 — кислий, а вище 7 — лужний. Визначення кислот та основ має вирішальне значення для виживання більшості тварин, оскільки вони функціонують у вузькому діапазоні pH. У той час як рецептори, клітини та нейронні ланцюги, що беруть участь у розпізнаванні кислих і кислотних смаків при низькому pH, були добре документовані в останні кілька десятиліть, про розпізнавання лужних речовин, за словами Лая, мало відомо. Перші дослідження, проведені на людях і кішках, дозволяють припустити, що відчуття лугу може бути одним із видів смаку, але це ще належить підтвердити.

Щоб з'ясувати, чи є у плодових мушок рецептор, специфічний для високого pH, дослідники вирішили вивчити саме їх, оскільки попередні дослідження показали, що здатні відчувати широкий спектр смаків. Ялі Чжан, нейробіолог із Центру хімічних почуттів Монелла у Філадельфії, штат Пенсільванія, і його колеги представили мухам чашку Петрі із солодким гелем, який був наполовину нейтральним, а наполовину лужним, причому кожна половина була пофарбована у червоний чи синій колір. Перевага мух до продуктів із різним рівнем pH визначалася шляхом спостереження за зміною кольору їх напівпрозорих черевців після того, як вони з'їдали гель, який більше припадав їм до смаку. Якщо вони їли з обох половинок, їхні черевця ставали фіолетовими.

Учені з'ясували, що в міру підвищення рівня рН плодові мушки все більше і більше відмовлялися від лужної їжі, в той час як певна група мушок не могла відрізнити одну їжу від іншої. Дослідники перевірили цих мух і виявили мутацію в гені, який вони назвали alkaliphile, або скорочено alka. Було встановлено, що цей ген активний у смакових нейронах на кінці їх витягнутого хоботка, а також у клітинах на кінці лапок та вусиків, які еквівалентні язику ссавців.

Під час вивчення клітин дослідники визначили, що ген alka виробляє рецепторний білок, який стимулюється лужними розчинами. За наявності основи рецепторний білок відкриває канал у клітинній мембрані, дозволяючи негативно зарядженим іонам хлориду залишити нейрон, передаючи у мозок мухи повідомлення необхідність негайно уникати їжі.

Ліман зазначає, що більшість сенсорних рецепторів задіюють канали, які регулюють рух позитивно заряджених іонів у клітину, а не негативно заряджених іонів із неї. Використовуючи оптогенетику — метод штучної активації клітин, що експресують ген alka, — дослідники змусили комах відсахнутися хоботком від цукрового розчину, вказуючи на те, що вони вважають його занадто лужним для вживання.

Відкриття нового смакового рецептора у плодових мушок навряд чи матиме прямий стосунок до хребетних, оскільки вони не мають гена alka, який мухи використовують для розпізнавання лужних речовин, за словами Лімана. Однак це дослідження може слугувати поштовхом до подальшого вивчення питання про те, чи є у хребетних аналогічні хлоридні рецептори і чи відчувають вони лужний смак.

Крім того, це відкриття може дати цінні відомості про те, як комахи реагують на сигнали навколишнього середовища, що може знайти застосування у боротьбі зі шкідниками і в інших сферах, наприклад, у процесі вибору місць для відкладання яєць, говорить Ліман.

Раніше Фокус писав про проблеми плодової мушки. Забруднення повітря руйнує їхнє сексуальне життя.