Ученые показали, что разнообразие в рационе плодовых мушек Drosophila melanogaster обусловлено их гибкой реакцией на углеводы. Открытие позволяет лучше понимать, как мы в ходе эволюционного развития пришли к существующему рациону. Исследование было опубликовано в журнале Cell Reports.
Если кожуру от съеденного банана не выбрасывать несколько дней, в ней появятся крохотные мушки — Drosophila melanogaster. Фруктовые мушки могут быть неприятностью для обывателей и домохозяек, однако для генетиков они составляют один из основных объектов для изучения. Ко всему прочему на мушках можно изучать эволюцию рациона питания.
Гастрономические пристрастия мушек дрозофил — это сок растений, гниющие растительные остатки, а их личинок — микроорганизмы. Подобно плодовым мушкам, люди могут употреблять в пищу широкий спектр продуктов. Такой рацион присущ «едокам общего профиля» (nutritional generalists). Однако некоторые близкие родственники плодовых мушек известны как «едоки специализированные» (nutritional specialists): они могут развиваться только на очень специфических растениях. Остается много вопросов, как организмы — даже в пределах одной генетической семьи — имеют такие различия в привычках питания.
«Понимание молекулярных механизмов, обуславливающих различия между «едоками общего профиля» и «гастрономическими специалистами» может помочь нам понять, как организмы адаптируются к изменяющимся условиям питания», — объясняют авторы исследования Каори Ватанабе и Юкако Хаттори из Высшей школы биологических исследований Киотского университета. В своем исследовании ученые изменяли баланс питательных веществ в рационе разных видов дрозофилы и сравнивали их адаптацию к изменениям наряду с реакциями синтеза белков и метаболизма.
Команда начала с изучения того, смогут ли личинки «генералистов» и «специалистов» адаптироваться к трем экспериментальным диетам: с высоким содержанием белка, с высоким содержанием углеводов и с равным количеством белков и углеводов. Мухи-универсалы росли хорошо на всех диетах. Личинки-специалисты не могли выжить на богатом углеводами рационе.
Изучение питательных характеристик привычных диет специалистов показало, что они предпочитают пищу с низким содержанием углеводов. Поэтому команда предположила, что разница между мухами заключается в генетических путях, которые контролируют их реакцию на углеводы.
Молекулярные исследования показали, что как у универсалов, так и у специалистов в ответ на углеводы включается сигнальный путь TGF-β/Activin. У генералистов этот путь довольно гибок и поддерживает метаболизм при разных диетах: существует порядка 250 метаболических генов, которые подавляются, когда в их рационе преобладают углеводы. Напротив, у специалистов именно эти гены работают на более высоких уровнях, что и приводит к снижению адаптации. Тот же эффект ученые наблюдали, отключая у универсалов работу гена dawdle — важного гена пути TGF-β/Activin.
Источник: https://indicator.ru/biology/molekulyarnye-osnovy-vseyadnosti-plodovykh-mushek-03-09-2019.htm
