Синхронізація тарілки з годинником: вчені пояснили, як тварини знають, що настав час обіду

Ви коли-небудь замислювалися, чому тварини, зокрема й люди, їдять у певний час доби? Виявляється, цьому є захопливе наукове пояснення, і науковці з Токійського університету Метрополітен нещодавно зробили кілька відкриттів, використовуючи плодових мушок як об'єкт дослідження, пише SciTechDaily.

Вони вивчали, як наш щоденний режим харчування регулює біологічний годинник, і зробили кілька цікавих висновків.

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

Розуміння добових ритмів

По-перше, важливо знати, що багато тварин, включаючи нас, мають природну схильність їсти в певний час кожного дня. На таку поведінку впливають різні фактори навколишнього середовища, такі як кількість світла, температура, доступність їжі та присутність хижаків. Ці сигнали мають вирішальне значення для виживання організму, оскільки вони допомагають оптимізувати травлення, метаболізм і загальне самопочуття.

А ось тут все стає ще цікавіше. Час прийому їжі тісно пов'язаний з так званим добовим ритмом — добовим фізіологічним циклом, спільним для широкого кола організмів, від тварин і рослин до бактерій і водоростей.

Це як "головний годинник", який керує нашою повсякденною діяльністю. Але, окрім цього головного годинника, організми також мають те, що вчені називають "периферійним годинником", кожен з яких має свій власний набір біологічних шляхів.

На ці периферійні годинники можуть впливати зовнішні фактори, наприклад, коли ми їмо. Однак, як саме цей годинник контролює наші харчові звички, досі залишається загадкою.

Плодові мушки ховають підказку

Щоб розгадати цю таємницю, команда дослідників на чолі з доцентом Канае Андо з Токійського столичного університету звернулася до плодових мушок як до модельного організму. Плодові мушки мають багато спільних рис зі складнішими тваринами, що робить їх цінним об'єктом для вивчення.

Дослідники провели "CAFE-аналіз" — метод, який передбачав годування мух через крихітну трубку, щоб виміряти споживання ними їжі в різний час доби. Вони почали з вивчення того, як мухи змінюють свої харчові звички у відповідь на світло.

Вивчаючи харчування мух у світловому/темному циклі, попередня робота вже показала, що вони їдять більше вдень, навіть коли введені мутації в основні гени добового годинника, період (per) і позачасовий (tim).

Замість цих генів дослідники зосередилися на гені, відомому як "квазімодо" або "qsm". Цей ген виробляє світлочутливий білок, який контролює роботу годинникових нейронів. Коли вони знизили активність гена qsm, це суттєво вплинуло на денний режим харчування мух. Це відкриття показує, що ген qsm відіграє ключову роль у синхронізації часу прийому їжі зі світлом.

Годинникові гени й патерни харчування

Цікаво, що це не стосується мух, які харчуються в постійній темряві. Мухи з мутаціями в основних генах добового годинника страждали від серйозних порушень у щоденному харчуванні. З чотирьох задіяних генів — period (per), timeless (tim), cycle (cyc) і clock (clk) — втрата cyc і clk була набагато серйознішою.

Насправді виявлено, що clk/cyc необхідний для створення бімодальних моделей харчування, тобто періодів їжі та голодування, особливо в метаболічних тканинах. Але як ці харчові цикли узгоджувалися з природними ритмами дня і ночі? Виявляється, гени молекулярного годинника в нервових клітинах відігравали важливу роль у цій синхронізації.

Результати цього дослідження дають нам цінну інформацію про те, як годинники в організмі, розташовані в різних частинах тіла, регулюють наші прийоми їжі та узгоджують їх з добовими ритмами. Розуміння механізмів може пролити світло на поведінку тварин і навіть призвести до створення інноваційних методів лікування харчових розладів.

А тому це дослідження — як шматочок пазла, який допомагає нам краще зрозуміти складний взаємозв'язок між нашим біологічним годинником і нашими харчовими звичками. Це невеликий крок вперед у світі науки, але він має потенціал відкрити нові двері у вивченні поведінки тварин і покращити наше розуміння того, як працює наш організм.

Раніше Фокус писав, як Мітрідат виробив імунітет до отрут, але це його не врятувало.

А також ми розповідали про найбільшу багатоніжку в історії: вона мала понад 2 метри завдовжки.