Hedelmäkärpäsen toukat voivat aistia sähkökenttiä

Vaikka se voi olla tunnistamaton tunne ihmisille, sähkön tunnistaminen on suhteellisen yleistä eläinkunnassa. Hait, mehiläiset ja jopa vesinokkaeläimet jakavat tämän kyvyn havaita sähkökenttiä ympäristössään.

UC Santa Barbaran tutkijat ovat juuri lisänneet hedelmäkärpäsiä tähän luetteloon. Matthieu Louisin johtama tutkijaryhmä havaitsi, että hedelmäkärpäsen toukat voivat aistia sähkökenttiä ja navigoida kohti negatiivista sähköpotentiaalia käyttämällä pientä joukkoa aistihermosoluja päässään.

Uudet havainnot tarjoavat valtavan mahdollisuuden. Hedelmäkärpäset ovat kiistatta yleisimmin käytetyt koe-eläimet, joiden pohjana tutkimukset niinkin eri aloilla kuin genetiikka, neurobiologia ja ikääntyminen. Hedelmäkärpästen sähkötunnistamisen paljastaminen avaa uusia mahdollisuuksia tutkia tämän aistin perustaa ja voi jopa johtaa uusiin tekniikoihin biotekniikassa.

Kirjoittajat eivät ole varmoja, miksi Drosophilan toukat kehittivät sähköisen tunnistamisen, mutta he ovat kehittäneet joitakin hypoteeseja matkan varrella. Sähköherkkyys voi auttaa toukkia navigoimaan mätänevän hedelmän sisällä, jossa ne elävät. Hedelmäkärpäsen toukat kehittyvät muutamassa päivässä, joten niiden on löydettävä nopeasti alueet, joissa on pehmeämpi hedelmäliha, enemmän sokeria ja vähemmän alkoholia. Fermentaatio voi luoda sähköisen gradientin, jota eläimet käyttävät sitten navigointiin.

Vaihtoehtoisesti se voisi auttaa eläimiä välttämään saalistuksen uhriksi. Lentävät hyönteiset poimivat positiivisen varauksen, joten tämä vastenmielisyys positiivisia varauksia kohtaan voi olla mukautus, joka auttaa Drosophilan toukkia välttämään parasitoidisia ampiaisia, jotka voivat syödä jopa 90 % toukista ennen kuin ne saavuttavat aikuisuuden.

Tai se voi olla yhdistelmä asioita, "mikä johtaa heidät kohti hedelmän suotuisampaa osaa ja myös johtaa heidät pois ampiaishyökkäyksestä", Riedl huomautti.

Suurimmassa osassa tiedemiesten tutkimista eläimistä sähkötunnistukseen liittyy mekanosensorinen rakenne, joka havaitsee liikkeen vasteena staattiseen varaukseen, aivan kuten käsivarren karvojen nykiminen, kun purat tuoretta pyykkiä. Mutta kirjoittajat eivät havainneet tätä Drosophila -toukissa: neuronit näyttivät reagoivan suoraan sähkökenttään.

Saattaa olla piilotettu laite, jota kirjoittajat eivät ole vielä löytäneet, tai näissä sähköaistin neuroneissa voi tapahtua jotain hyvin mielenkiintoista.

Lisäksi tästä tunteesta vastaavat neuronit on upotettu klusteriin, joka havaitsee hajuja ja makuja. Itse asiassa kyseiset neuronit ilmentävät edelleen geeniä, joka tekee niistä herkkiä katkeralle aineelle. On mahdollista, että solut voivat reagoida sekä sähkökenttiin että katkeraan makuun, koska molemmat ärsykkeet saavat aikaan saman vasteen. Ehkä sähkökentän positiivinen napa herättää Drosophilan toukissa samanlaisen tunteen kuin katkera maku, joten ne välttävät niitä.

Löytö voi johtaa myös uusiin tutkimusvälineisiin. Esimerkiksi levien valoherkät geenit johtivat optogenetiikan kehitykseen: kykyyn hallita suoraan geenien ilmentymistä ja hermostoa valolla. Kaikki molekyylityökalut näiden toimintojen kauko-ohjaukseen vaativat pääsyn soluun, mikä voi olla melko invasiivista. Mutta sähkökenttää käyttävä tekniikka voisi yksinkertaisesti tunkeutua kudokseen.

"Uuden aistinvaraisen modaliteetin tutkiminen pienessä Drosophila-toukassa voisi avata uusia suuntia" biotekniikalle", Louis sanoi.

Aiheesta aiemmin:

Hyönteisten lennon salaperäinen mekaniikka

Hedelmäkärpäsen digitaalinen kaksonen