Dietele unice dezgustătoare

Confidențialitate și module cookie

Acest site folosește cookie-uri. Continuând, sunteți de acord cu utilizarea lor. Aflați mai multe, inclusiv cum să controlați cookie-urile.

Dieta fluturilor de oțet este suficient de lipsită de gust pentru ochiul uman: se sărbătoresc cu fructe fermentate și chiar și descendenții lor sunt depuși aici de aceste insecte minuscule. Cu toate acestea, gărgărițele oțetului includ și o specie a cărei dietă este respingătoare față de alte specii. Specia de oțet numită Drosophila sechellia consumă exclusiv fructul nonifei (Morinda citrifolia), noni. Mirosul fructului este foarte neplăcut pentru majoritatea oamenilor și pentru majoritatea speciilor muslica, motiv pentru care este o întrebare interesantă cum această specie de oțet ar putea deveni un fan al noni.

Acest oțet special a fost descoperit în 1980 de doi studenți de pe câmpul de pe insula Cousin din Seychelles. Interesant este că animalul a fost observat pentru prima dată de nonin. Acest lucru este surprinzător, deoarece fructele noni sunt altfel evitate de fluturii cu oțet, deoarece mirosul lor, care este alcătuit în principal din acizi carboxilici, este respingător pentru ei, iar alte substanțe din fructe pot fi chiar periculoase pentru insectele mici (mirosul noni este folosit pentru voma. De-a lungul timpului, a devenit evident că indivizii din speciile numite Drosophila sechellia se hrănesc exclusiv cu noni și își depun ouăle pe el.

Era clar pentru specialiștii în domeniu că această specie oferă o oportunitate fără precedent de a studia evoluția specializării dietetice. Animalul are o dietă diferită în comparație cu rudele sale apropiate, iar rudele sale apropiate includ un organism model popular, cum ar fi Drosophila melanogaster, unul dintre cele mai cercetate organisme din lume. Această situație specială sugerează imediat că, dacă comparăm sistemul nervos al D. sechellia cu cel al lui D. melanogaster, vom găsi mai ales diferențe care explică dieta specială a fostei specii, deoarece comportamentul lor diferă semnificativ doar în ceea ce privește preferințele lor alimentare.

Cu această abordare, s-au obținut deja câteva rezultate interesante. De exemplu, spre deosebire de rudele apropiate ale veverițelor solare din preria nord-americană, monogame, adică după împerechere, masculii și femelele rămân împreună, având grijă de descendenți împreună, chiar și pentru restul vieții. Pe de altă parte, rudele apropiate se vizitează reciproc numai în timpul sezonului de împerechere, altfel trăiesc singuri și au grijă de descendenți. Studiind sistemul nervos al veverițelor de la prerie, cercetătorii au arătat că o moleculă de semnalizare numită oxitocină ar putea avea un efect mult mai mare în creierul acestui rozător. Ulterior s-a dezvăluit că oxitocina joacă, de asemenea, un rol important în relațiile sociale la alte specii.

D. sechellia a promis astfel că va fi un subiect experimental util; s-au efectuat mai multe studii asupra acesteia de la descoperirea sa și acestea au relevat multe diferențe importante în biologia animalului în comparație cu rudele sale apropiate. Încă de la începutul anilor 2000, a devenit evident că receptorii gustului animalului au devenit insensibili la acizii carboxilici care dau fructului noni un gust neplăcut, iar proteinele receptorilor care sunt sensibile la esteri și acizi eliberați de fruct se găsesc în cantități mult mai mari. în neuronii D. sechellia. Potrivit unui alt studiu, D. sechellia este complet referită la noni, deoarece obține și un precursor al neurotransmițătorului numit dopamină, care este esențial pentru funcția creierului și nu mai este capabil să o sintetizeze din aminoacizi (ca și alte oțeturi și alte animale do).

Cu toate acestea, aceste rezultate sunt pur corelative, adică se bazează pe o co-apariție simplă. Pe baza acestora, este departe de a fi clar ce rol joacă diferențele descoperite (dacă sunt cu adevărat relevante) în crearea gustului ciudat al animalului. De această dată, un grup de cercetători germani și americani nu numai că au observat, dar și au manipulat sistemul olfactiv al animalelor folosind metode de inginerie genetică de ultimă generație, dezvăluind astfel o relație de cauzalitate între anumite proprietăți ale sistemului olfactiv D. sechellia și preferința sa alimentară unică.

Celulele receptoare pentru olfactiv (chemorecepția la distanță) apar în mai multe puncte de pe capul Drosophila: tentaculul (antena) și scanerul buzelor (palpus labialis). Neuronii de aici au de obicei doar o anumită proteină receptoră, deci celulele produc un semnal în funcție de sensibilitatea unei proteine receptor unice (cu toate acestea, fiecare compus poate fi codificat de până la mai mulți receptori, răspunzând prezenței sale în grade diferite) . Aceasta înseamnă că semnalul generat de celulele receptoare de aici poate fi mapat la un compus dat, o reprezentare clară a acestuia. Celulele care exprimă aceleași proteine receptoare își transmit semnalul către tibia creierului insectelor și către aceeași parte bine definită a acestuia, astfel încât modelul de activare al tentaculului să poată fi, de asemenea, în mod clar asociat cu compușii (compușii) tocmai detectați. Prin urmare, sistemul olfactiv al oțetului este foarte asemănător ca structură și funcție cu cel al vertebratelor.

Cercetătorii au creat indivizi din trei specii diferite de oțet (inclusiv D. sechellia și D. melanogaster) în care atât neuronii olfactivi, cât și celulele labiale au devenit fluorescente atunci când au transmis un semnal. Cercetătorii au confirmat mai întâi prin studii comportamentale că indivizii modificați genetic răspund în mod normal la fructele noni. Exemplarele de D. sechellia au fost mult mai predispuse să se apropie de fruct decât alte animale, astfel că a apărut o tendință de comportament normală. Activările receptorilor olfactivi și tibiei pentru diferite mirosuri de noni au fost apoi examinate în secțiuni proaspete ale capului animalului. S-a constatat că în D. sechellia, mult mai multe celule receptor și neuroni tibiali au fost activate de acești compuși decât la celelalte două specii. Cercetătorii au cartografiat, de asemenea, proteinele receptorilor care sunt activate la compușii eliberați de noni și au observat efectul inactivării lor de inginerie genetică. Prin inactivarea receptorilor, celulele receptorilor individuali și-au pierdut capacitatea de reacție la fructul noni, ceea ce a avut și consecințe comportamentale, deoarece indivizii care au gene mutante au fost mai puțin atrași de noni decât în mod normal.

Cercetătorii au observat, de asemenea, în experimente că un receptor (Or22a) a avut un efect mult mai pronunțat asupra atracției noni decât ceilalți. Prin urmare, cercetătorii au surprins omologul genei care apare în D. melanogaster (care este de fapt doar câțiva aminoacizi diferiți de cei găsiți în D. sechellia) și l-au inserat în genomul D. sechellia în loc de al său. La fel s-a făcut și cu D. melanogaster - care a primit gena pentru proteina receptorului D. sechellia. Ca urmare a schimbului, exemplarele D. sechellia au fost mult mai puțin predispuse la fructe noni, în timp ce exemplarele D. melanogaster au arătat un interes mai mult față de acesta decât în mod normal. Astfel, cercetătorii au arătat o relație de cauzalitate între sistemul olfactiv și caracteristicile dietetice ale D. sechellia.

Cu toate acestea, s-a emis ipoteza că plăcerea fructelor puturoase nu s-a datorat doar schimbărilor sistemului olfactiv, deoarece acestea presupun doar o observare mai eficientă a noni. Cercetătorii au examinat, de asemenea, relațiile dintre grupurile neuronale ternare nesensibile și au descoperit că o cale în D. sechellia formează o ramură unică care lipsește la alte specii. Mergând mai departe pe acest traseu, s-ar putea să aflăm în curând mai multe despre fundalul neuronal al comportamentului specific al D. sechellia.

Se pare că, odată, o populație de oțet s-a regăsit pe insula Cousin, unde nu s-a găsit alt aliment decât nonifa. Persoanele care au evitat sau au fost sensibile la noni au fost selectate din generație în generație. În aceste condiții, nu a existat nicio îndoială că mutațiile care au făcut sistemul olfactiv al animalului mai sensibil la noni și, de asemenea, cele care au stimulat o abordare daltă a fructului au fost benefice. Astăzi, indivizii D. sechellia nu mai sunt capabili să se hrănească cu nimic altceva, iar acest lucru este cu siguranță bun pentru oamenii de știință care studiază evoluția comportamentului.

Acest articol este din Viață și Știință 2020/16. a apărut în număr.