Биология

Различные живые существа — от акул до утконосов и пчел — способны улавливать электрические сигналы в воде или воздухе. Теперь к ним присоединились личинки дрозофилы фруктовой (Drosophila melanogaster) — распространенного во всем мире вида плодовой мушки.

Дрозофилы — одни из самых популярных и удобных организмов для исследований в области биологии, генетики и старения. Однако изучать на них магниторецепцию нельзя — результаты научной работы, опубликованной опубликованной в 2023 году в журнале Nature показали, что дрозофилы не восприимчивы к многолетнему воздействию магнитного поля и никак на него не реагируют. Напомним, для многих животных магниторецепция служит своеобразной антенной, позволяющей ориентироваться в пространстве.

Интересно, что с электрическими полями и личинками плодовых мушек все оказалось иначе: ученые из Калифорнийского университета (США) во главе с профессором Матье Луи (Matthieu Louis) выяснили, что личинки этих насекомых обладают электрорецепцией, то есть могут «чувствовать» электрические поля и сигналы окружающей среды. Ранее это «шестое чувство» обнаружили обнаружили у дельфинов.

«Для нас, людей, ощущение электрических полей кажется далеким и непонятным — мы к нему просто нечувствительны. Но для многих животных это важный инструмент, позволяющий ориентироваться в пространстве», — отметил Луи.

Обнаружить электрорецепцию у личинок дрозофилы удалось, запустив в прибор для гель-электрофореза электрический ток. Обычно этот прием используют, чтобы «протянуть» молекулы ДНК через гель, однако на этот раз в гель поместили личинку плодовой мушки, включили электрическое поле в несколько вольт на сантиметр и наблюдали за ее движением. Результаты оказались удивительными: почувствовав электрическое поле, личинка быстро разворачивалась и направлялась к катоду (отрицательному заряду).

Для проверки и «чистоты» эксперимента биологи исключили факторы, существенно влияющие на реакцию личинки (кислотность геля, его нагрев и ток как таковой). Затем, чтобы понять, какие именно нейроны отвечали за электрорецепцию, исследователи применили метод подавления активности генома GAL4, запускающий особую форму тетанотоксина и блокирующий передачу сигнала в выбранных клетках. Таким образом удалось отследить изменения в поведении личинки при «отключении» тех или иных нейронов.

По итогу ученые определили крошечный кластер клеток в головном отделе, отвечающих за вкусовые/обонятельные ощущения. Активность клеток при этом наблюдали, введя флуоресцентный белок, который «загорался» при возбуждении нейрона: когда катод оказывался позади, клетка возбуждалась — так личинка «понимала», что нужно ползти к отрицательному полю.

Результаты научной работы, опубликованной в журнале Current Biology показали, что личинки дрозофилы действительно реагируют на конфигурацию электрического поля, причем за электрорецепцию ответственны всего несколько сенсорных нейронов в голове.

Хотя точно сказать, почему личинки дрозофилы развили такую способность, ученые пока не могут, это «шестое чувство», вероятно, помогает искать удобную среду в гниющих фруктах (более влажные и сладкие участки фрукта формируют особые микрозаряженные зоны), защищаться от хищников и общаться с другими личинками.

Открытие электрорецепции у плодовых мушек позволит изучить эту способность на молекулярном и генетическом уровнях, а также может привести к разработке новых методов управления клетками и лечения и регенерации тканей.