Исследователи увеличили агрессию насекомых путем изменения метаболизма мозга
Ученые сообщают, что они могут вызвать агрессию насекомого, просто вмешиваясь в основной метаболический процесс в мозге. Исследование плодовых мушек дрозофил и медоносных пчел показывает прямую причинно-следственную связь между мозговым метаболизмом (генерация мозгом энергии, необходимой для жизнедеятельности) и агрессией.
Свои выводы они изложили в «Трудах Национальной академии наук».
Новое исследование продолжает предыдущую работу преподавателя энтомологии Университета Иллинойса Джина Робинсона. Когда он и его коллеги изучали мозговую активность у медоносных пчел после того, как они победили своего врага, было обнаружено, что некоторые метаболические гены подавлены. Эти гены играют ключевую роль в наиболее эффективном виде генерации энергии в клетках – процессе, называемом окислительным фосфорилированием.
«Это было парадоксальное открытие, потому что гены были подавлены, — сказал Робинсон. — Мы склонны думать, что агрессия требует большого количества энергии».
В новой работе исследователь Клэр Ритчоф использовала наркотики, чтобы подавить ключевые шаги окислительного фосфорилированиия в мозге пчелы. Она увидела, что под действием препаратов агрессия пчел увеличилась. Но наркотики не имели никакого эффекта на хронически напряженных пчел, они не смогли увеличить свою агрессию в ответ на вредителя.
«Нечто вроде хронического стресса изменило их реакцию на препарат, — сказал Робинсон. — Мы хотим знать, как он влияет на их мозг».
В отдельных экспериментах исследователь Хонгмей Ли-Бьярлей и студент-бакалавр Джонатан Мэсси пришли к выводу, что снижение окислительного фосфорилирования у дрозофил также увеличило их агрессию. Ученые отметили этот эффект только тогда, когда окислительное фосфорилирование было уменьшено в нейронах, но не в соседних клетках, известных как глии. Этот результат также был удивителен, так как, со слов Робинсона, «глии метаболически очень активны и являются энергетическими хранилищами в мозге».
Результаты говорят о непосредственных и долгосрочных изменениях, которые происходят в ответ на угрозы, как отметил Робинсон.
«Когда животное сталкивается с угрозой, у него в течение нескольких секунд возникает агрессивный ответ», — сказал Робинсон. Но изменение в метаболизме мозга займет гораздо больше времени и не может объяснить это немедленное реагирование. Такие изменения, вероятно, делают людей более бдительными к последующим угрозам.
Тот факт, что исследователи наблюдали эти эффекты у двух разных видов насекомых, делает результаты еще более объективными.
«Поскольку дрозофил и медоносных пчел разделяют 300 миллионов лет эволюции, можно говорить о том, что это очень прочный и сохраняющийся механизм», — уверены ученые.