Швейцарские биологи обнаружили, что закупорка кишечника у плодовых мушек приводит к патологической сонливости и отказу от пищи даже при сильном голоде. Исследование объясняет, как сигналы из пищеварительной системы управляют поведением и помогают экономить энергию в критических ситуациях.
Команда специалистов из Базельского университета под руководством профессора Аниссы Кемпф раскрыла неожиданный механизм влияния кишечника на поведение. Объектом изучения стали плодовые мушки дрозофилы – классическая модель для генетических экспериментов.
Ученые выяснили, что сразу после появления на свет молодые особи сталкиваются с двумя важнейшими задачами: очисткой кишечника от первородного кала (мекония) и началом самостоятельного питания. Если механизм дефекации нарушен из-за генетического дефекта, насекомые не могут нормально опорожниться, после чего резко меняют свое поведение: они перестают искать корм и впадают в аномально долгий сон. Такие особи, несмотря на реальное чувство голода, предпочитают экономить ресурсы и в итоге погибают раньше срока.
Ключевую роль в этом процессе играет ген apterous, мутации которого были известны науке еще с 1914 года. Раньше исследователи замечали, что мухи с дефектом этого гена рождаются бескрылыми и быстро умирают, но причины гибели оставались загадкой на протяжении более ста лет.
Как теперь выяснила команда Кемпф, мутация поражает не только развитие крыльев, но и формирование задней кишки. Вместо нормальных ректальных сосочков – структур, отвечающих за обратное всасывание воды, – у мутантов образуется плотная пробкообразная масса. Эту аномалию ученые назвали «узлом Рейнджера» в честь соавтора исследования Синди Рейнджер. Закупорка делает невозможным выведение мекония, что запускает цепочку патологических изменений.
Наблюдения показали, что заблокированные мухи становятся вялыми и сонливыми, а во время сна ритмично двигают хоботком – возможно, это рефлекторная попытка простимулировать перистальтику и протолкнуть затор. Исследователи предполагают, что избыточный сон в данном случае является эволюционным механизмом выживания: организм снижает энергозатраты, чтобы протянуть как можно дольше.
Примечательно, что симптомы, зафиксированные у дрозофил, очень напоминают клиническую картину кишечной непроходимости у людей – запоры, вздутие, потеря аппетита, общая слабость. Поскольку генетическая и физиологическая база у мух и млекопитающих во многом совпадает, открытие позволяет по-новому взглянуть на то, как проблемы с пищеварением влияют на сон и пищевое поведение человека. В дальнейшем ученые планируют выяснить, какие именно химические сигналы передает пораженный кишечник в мозг, заставляя животное выбирать сон вместо еды.
Ранее ученые выяснили, что белая дымка кишит живыми пожирателями формальдегида. Ученые обнаружили новый вид динозавра — Labrujasuchus expectatus.