Znajdź zawartość

Receptory smakowe muszek owocowych wyczuwają rybonukleozydy (nukleozydy budujące RNA). Ponieważ zwierzęta potrafią wytwarzać własne rybonukleozydy z węglowodanów i białek, wcześniej nie sądzono, że mogą być wyczuwane przez receptory smakowe. Badając zdolność larw muszek do wykrywania różnych cukrów, zespół Huberta Amreina i Dushyanta Mishry z Texas A&M Health Science Center odkrył, że silnie interesują się one agarozą zawierającą zarówno rybozę, jak i RNA. Okazało się, że larwy wykorzystują do tego białkowe receptory z podrodziny Gr28. Eksperymenty zademonstrowały, że neurony smakowe z ekspresją receptorów Gr28 są aktywowane przez rybozę i RNA, ale nie przez dezoksyrybozę. Kiedy geny Gr28 przetransferowano do wyczuwających cukry (fruktozę) neuronów smakowych, w których zwykle nie dochodzi do ich ekspresji, one także były aktywowane przez rybozę i RNA. Autorzy publikacji z pisma PLoS Biology zauważyli, że larwy Drosophila melanogaster, którym podawano pokarm pozbawiony rybonukleozydów, radziły sobie gorzej niż larwy hodowane na pełnej pożywce. Co więcej, larwy bez receptorów Gr28 rosły wolniej i wykazywały niższy wskaźnik przeżywalności. Amerykanie uważają, że choć ciało może samo wytwarzać te związki, zdolność do ich wykrywania w środowisku zapewnia korzyści szybko rosnącym organizmom, np. larwom muszek (w ciągu paru dni muszą one bowiem zwiększyć masę aż 200-krotnie). « powrót do artykułu

Białko NOTCH, które pomaga we wczesnym rozwoju mózgu, może zwalczyć stan rozproszenia wywołany pozbawieniem snu (Current Biology). To interesujące, że NOTCH, białko odgrywające tak ważną rolę w rozwoju, spełnia także istotne funkcje w dorosłym mózgu. Ku swojemu zaskoczeniu odkryliśmy, że gdy aktywność NOTCH ulega wzmocnieniu w mózgach pozbawionych snu muszek owocowych, owady mogą pozostać czujne i uczyć się w sytuacji deprywacji. Zachowują się, jakby dobrze przespały całą noc – opowiada dr Paul Shaw ze Szkoły Medycznej Uniwersytetu Washingtona w St. Louis. Badania Shawa mają wspomóc ludzi zmuszonych do pracy w warunkach skrajnego ograniczenia snu, np. udzielających pomocy ofiarom kataklizmów czy żołnierzy. Akademicy badali zdolność uczenia owocówek, łącząc w pary bodźce negatywne (chininę, której owady wolą unikać) z pozytywnymi (światłem, którego muszki instynktownie poszukują). Kiedy owocówkom dano do wyboru rurę zaciemnioną oraz rurę oświetloną, lecz z chininą w środku, owady uczyły się tłumić naturalną pokusę, by podążyć w stronę światła. Niestety, podobnie jak ludzie, muszki owocowe wykazują w ciągu dnia stopniowy spadek wydajności intelektualnej. Dłuższe pozbawienie snu sprawia, że spadek zdolności poznawczych jest ostrzejszy. Shaw zainteresował się NOTCH, gdy zauważył, że pozbawienie snu prowadzi u Drosophila melanogaster do zwiększonej aktywności genu hamującego działanie NOTCH. Podobny mechanizm wykryto później u ludzi. Zespół z St. Louis wykazał następnie, że po genetycznych manipulacjach prowadzących do wyłączenia tłumiącego genu (supresora) aktywność NOTCH rosła, dzięki czemu muszki mogły się nadal uczyć mimo braku snu. Aby dokładniej poznać rolę NOTCH, Shaw i dr Laurent Seugnet z Centre de Recherche en Neurosciences de Lyon sprawdzali, w jakiej dokładnie części mózgu powstaje to białko. Okazało się, że u dorosłych D. melanogaster NOTCH wytwarzały komórki gleju. Co ciekawe, zazwyczaj glej jest postrzegany jako bierne wsparcie, także żywieniowe, dla neuronów. Shaw uważa, że w świetle wyników uzyskanych przez amerykańsko-francuski zespół trzeba będzie przedefiniować rolę spełnianą przez glej i uznać, że aktywnie oddziałuje on na różne procesy, w tym na sen. By zmniejszyć lub spowolnić deficyty poznawcze związane z wydłużonym okresem czuwania, co bardzo przyda się ratownikom czy kontrolerom ruchu lotniczego, w przyszłości wystarczy wpłynąć na glej.

Muszki owocowe (Drosophila melanogaster) potrafią odróżnić dwa izotopy wodoru: prot ("zwykły" wodór) i deuter (D). Odkrycie to dużo wnosi do rozumienia działania powonienia. Wiele wskazuje bowiem na to, że dla rozpoznania zapachu istotniejsza jest częstotliwość drgań wiązań niż kształt cząsteczki. Dr Efthimios Skoulakis z Centrum Badań Biomedycznych Aleksandra Fleminga w Grecji prezentował owadom acetofenon (C8H8O), organiczny związek chemiczny o intensywnym zapachu kojarzącym się z zasuszonymi różami. Do eksperymentów zespół wykorzystywał labirynt o kształcie litery T. W jednej odnodze znajdowała się cząsteczka ze zwykłym wodorem, a w drugiej z wodorem zastąpionym deuterem. Muszki mogły wybierać, gdzie się skierują. D. melanogaster znane są ze swego doskonałego węchu. Zademonstrowały go także i w tym przypadku. Zdecydowanie wolały cząsteczki acetofenonu z większą liczbą atomów protu. Awersja do cząsteczki wysyconej deuterem rosła z liczbą atomów podstawionych D. Gdy do tego samego labiryntu wprowadzono owady pozbawione węchu przez modyfikacje genetyczne, nie uwidaczniały się żadne preferencje. Grecko-amerykański zespół dodatkowo potwierdził, że muszki owocowe odróżniają cząsteczki z protem i deuterem. Owady uczono unikania poszczególnych wersji acetofenonu, stosując delikatne rażenie prądem (naukowcy uciekli się więc do warunkowania). Skoulakis podkreśla, że uzyskane wyniki wydają się potwierdzać teorię węchu zaproponowaną w 1996 r. przez współautora opisywanego studium doktora Lukę Turina z MIT-u. Postulował on, że substancje zapachowe są wykrywane dzięki drganiom, a nie unikatowemu kształtowi cząsteczek. W jądrze deuteru znajdują się proton i neutron, a w jądrze protu tylko proton. Waga atomu D jest więc ok. 2-krotnie większa, co sprawia, że wiązania między nim a innymi atomami w cząsteczce drgają wolniej. Teoria Turina jest inna od teorii cząsteczki pasującej do kształtu białka receptorowego jak klucz do zamka. Jej autor sądzi, że cząsteczka odorantu pokona błonę receptora tylko wtedy, gdy jej wiązania będą drgać ze ściśle określoną częstotliwością. Acetofenon z protem drga inaczej od acetofenonu z deuterem, cząsteczki pachną więc inaczej, mimo że mają identyczny kształt. Na kolejnym etapie badań ekipa uciekła się do nitryli, gdzie częstotliwość drgań jest podobna do odnotowywanej w obrębie wiązań deuter-węgiel. Okazało się, że także i one nie przypadły muszkom do gustu i kręciły na nie nosem. Dr Turin ujawnia, że istnieją niepublikowane dane, że psy mogą mieć podobne zdolności co owocówki i ignorują zapachy, które nauczono je wykrywać, jeśli prot zamieniono na deuter.

Formowanie się pamięci długoterminowej u muszek owocowych można zobrazować jako napływ wapnia do komórek ciał grzybkowatych (corpora pedunculata), który ma miejsce po specjalnym treningu uwzględniającym okresy odpoczynku — poinformowali badacze z Baylor College of Medicine (BMC). Mamy silne dowody na to, że w pamięć długoterminową zaangażowane są zmiany molekularne — powiedział dr Ronald Davis, profesor biologii molekularnej i komórkowej na BCM. Davis i zespół uczyli muszki kojarzenia zapachu z lekkim wstrząsem elektrycznym. Trening odbywał się etapami: próby przedzielano okresami odpoczynku. Odpoczynek jest kluczowym etapem procesu formowania się wspomnień. Trening z 5 etapami odpoczynku skutkował wspomnieniami utrwalonymi na więcej niż 1 dzień. Naukowcy posłużyli się obrazowaniem funkcjonalnym, by sprawdzić, kiedy u owadów dojdzie do uformowania się trwałych śladów pamięciowych. Przed treningiem po wystawieniu na działanie zapachu mogliśmy widzieć przemieszczanie się pojedynczych jonów wapnia do wnętrza neuronów ciał grzybkowatych. Dobę po zakończeniu treningu w analogicznej sytuacji następował znaczny wzrost przepływu wapnia. Napływ jonów tego pierwiastka jest więc zjawiskiem równoległym do formowania się śladów pamięciowych. Badacze mogli w warunkach laboratoryjnych zablokować ruch wapnia, hamując działanie białka krytycznego dla tworzenia się nowych synaps. Wiadomo zaś, że zjawisko to jest nieodłączną częścią procesów pamięci długoterminowej (Neuron).

Czy kontakty społeczne mogą wpływać na długość życia? W ciekawie pomyślanym eksperymencie z muszkami owocowymi amerykańscy naukowcy wykazali, że spotkania towarzyskie rzeczywiście je wydłużają (Proceedings of the National Academy of Sciences). Chun-Fang Wu i Hongyu Ruan z University of Iowa wyhodowali pokolenie muszek ze skracającą życie mutacją genetyczną. Oddziaływała ona na wytwarzanie enzymu, który odpowiada za unieszkodliwianie wolnych rodników. W przypadku ludzi wspomniane białko ma związek z takimi chorobami, jak parkinsonizm czy alzheimeryzm. Jeśli zmutowane owady przebywały z młodszymi muszkami, żyły dłużej i były bardziej mobilne od starszych owocówek mieszkających z rówieśnikami. Były też bardziej odporne na wysiłek fizyczny, ciepło oraz stres oksydacyjny. Zmniejszenie aktywności młodszych owadów ograniczało ten efekt. Oznacza to, że kontakty społeczne z "młodymi" (zaloty, zachowania agresywne itp.) odgrywają istotną rolę w wydłużeniu życia podstarzałych osobników. Zaciemnienie pomieszczenia, gdzie trzymano zmutowane owady, oddziaływało podobnie jak ograniczenie żywotności młodych muszek. W niedalekiej przyszłości Amerykanie zamierzają dociec, jak kontakty społeczne przezwyciężają skutki wystąpienia mutacji genetycznej na poziomie molekularnym. Zdobycie tego typu informacji pozwoliłoby zaprojektować schemat podobnych interwencji społecznych u starych ludzi z chorobami neurodegeneracyjnymi. Wu badał kilka genów muszek owocowych, które wpływają na długość życia. Niestety, zaburzenia działania części z nich nie dało się zniwelować kontaktami z innymi przedstawicielami gatunku.

Muszki owocowe, których dietę uzupełniono o wyciąg z różeńca górskiego (Rhodiola rosea), żyły aż o 10% dłużej od owadów z pozostałych grup eksperymentalnych. Różeniec jest rośliną arktyczno-alpejską. Można ją spotkać w Eurazji i Ameryce Północnej. Rosjanie i Skandynawowie od dawna używają jej do walki ze stresem. Studium nie dostarcza dowodów na to, że Rhodiola rosea może wydłużyć również ludzkie życie. Jednak odkrycie, że robi to w przypadku modelu zwierzęcego, w połączeniu z wiedzą na temat korzystnego wpływu na zdrowie człowieka, czyni z tej rośliny obiecującego kandydata do dalszych badań nad spowolnieniem procesu starzenia się – uważa Mahtab Jafari, profesor nauk farmaceutycznych z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvin. Teraz Amerykanie sprawdzają, dlaczego właściwie różeniec wydłuża życie. Zespół Jafari analizuje molekularny mechanizm działania różeńca. Oceniany jest jego wpływ na metabolizm, stres oksydacyjny i obronę antyoksydacyjną. Rozpoczynają się też badania na myszach oraz kulturach komórek mysich i ludzkich. Podczas badań naukowcy podawali dorosłym muszkom owocowym różne dawki czterech ziół o właściwościach antystarzeniowych. Zioła mieszano z pastą drożdżową. Owady jadły ją aż do śmierci. Trzy zioła (znane pod chińskimi nazwami Lu Duo Wei, Bu Zhong Yi Qi Tang oraz San Zhi Pian) nie wpływały na długowieczność. Tymczasem suplementacja różeńcem w istotny sposób wydłużała życie. Średnio samce żyły o 3,5, a samice o 3,2 dnia dłużej (Rejuvenation Research). Różeniec jest także nazywany złotym korzeniem (ros. zołotoj koreń). Po usunięciu skórki oczom botanika ukazuje się bowiem cytrynowe kłącze. Ta sinozielona bylina z rodziny gruboszowatych (Crassulaceae) występuje zarówno w polarnej tundrze, jak i w wysokich górach. Wykazuje intensywnie badane właściwości przeciwutleniające. Pachnie różami, niestety, w smaku jest gorzka. Naukowcy z ZSRR od lat 40. XX wieku przyglądali się wpływowi Rhodiola rosea na organizmy sportowców i kosmonautów. Odkryli, że wzmacnia reakcję na stres. Wcześniej w tym roku na łamach Nordic Journal of Psychiatry opublikowano artykuł na temat skuteczności wyciągu z różeńca (SHR-5) w usuwaniu objawów lekkiej i umiarkowanej depresji. Okazało się, że pacjenci, którym go podawano, zaczynali się czuć lepiej od osób z grupy kontrolnej.

Japońscy naukowcy odkryli, jak pewien gatunek muszki owocowej radzi sobie z toksycznymi i cuchnącymi polinezyjskimi "owocami wymiotnymi". Podczas gdy właściwości rośliny odstraszają większość drapieżników, wspomniane owady nie tylko na pewnym etapie swojego życia mieszkają w owocach, ale również się nimi żywią. Biolodzy mają nadzieję, że wykorzystując sekret muszek, wygrają m.in. walkę ze szkodnikami upraw. Zaczynamy też rozumieć, jak manipulować zachowaniem owadów, zmieniając ich preferencje odnośnie do konkretnych substancji — napisano w artykule opublikowanym w specjalistycznym periodyku PLoS Biology. Entomolodzy odkryli w genomie muszki Drosophila sechellia dwa geny, które czynią z niej miłośniczkę odrażających owoców. Żadna inna muszka nie może nawet przelecieć blisko krzaka tahitańskiego noni, a jeśli jakiś śmiałek wyląduje na nim, z pewnością umrze. Dorosłe osobniki Drosophila sechellia nie tylko same z apetytem pochłaniają miąższ owocu. Samice składają w noni swoje jaja, a larwy pozbawione konkurencji cieszą się ogromnymi zapasami pożywienia. Ten zadziwiający przykład symbiozy przyciągnął uwagę naukowców, którzy chcieliby manipulować zmysłem powonienia różnych owadów, np. komarów. Drosophila sechellia różnią się od innych muszek genami Obp57d oraz Obp57e. Aby udowodnić, że to właśnie one odpowiadają za preferencje smakowe, Japończycy wybrali gatunek owadów blisko spokrewniony z D. sechellia i zastąpili jego własne 2 geny genami "bohaterskiej" muszki. Przyswoiły sobie zachowania muszki dawcy... Zastąpienie genów Obp57d i Obp57e zmieniło reakcje na toksyny gospodarza — poinformował zespół Takashi Matsuo, profesora nadzwyczajnego nauk biologicznych na Tokyo Metropolitan University.