Мухи-дрозофилы раскрывают неожиданную эволюционную связь для изучения здоровья человека

Новое исследование показывает, что плодовые мушки Drosophila и млекопитающие могут иметь неожиданную эволюционную связь в том, как они контролируют температуру тела с помощью циркадных ритмов. Это открывает новые возможности для изучения насекомых как моделей человеческого развития и болезней.

Исследование, опубликованное онлайн 13 сентября в Current Biology, сообщает, что у дрозофил, как и у людей, есть генетически обусловленные внутренние часы. Эти циркадные часы заставляют насекомых искать более теплые или прохладные внешние температуры в зависимости от времени суток. Холоднокровные существа меняют поведение, чтобы изменить температуру тела, обычно находя разные внешние температуры. Но плодовые мушки — первый холоднокровный вид, у которого продемонстрировано, что модификация поведения для выбора температуры контролируется циркадными часами.

«Мы показываем, что плодовые мушки Drosophila демонстрируют суточный ритм предпочтения температуры, который низок утром и высок вечером, и следует схожей схеме, что и ритмы температуры тела у людей», — сказала Фумика Н. Хамада, PhD, главный исследователь. «Это исследование также представляет первый систематический анализ молекулярных и нейронных механизмов, лежащих в основе ритма предпочтения температуры у дрозофил».

Исследование важно для понимания того, как регуляция суточной температуры тела связана с гомеостазом — способностью организма поддерживать стабильную внутреннюю среду при изменениях внешней среды. Неспособность управлять связанным со стрессом и поддерживать гомеостаз может привести к нарушению функций и болезням.

Внутренний контроль циркадных часов над ритмом температуры тела у теплокровных млекопитающих, включая человека, позволяет им поддерживать гомеостаз, регулируя сон и использование метаболической энергии. Исследование Хамады и коллег впервые демонстрирует, что у дрозофил есть похожая система циркадных часов для контроля температуры, хотя и более подверженная влиянию внешних температур, чем у млекопитающих. Это также первое доказательство, что модификация поведения Drosophila для регулирования температуры тела не контролируется подмножеством пейсмекерных нейронов в мозге, ответственных за двигательную активность.

Подвергая генетически модифицированных мух разным условиям света и темноты и анализируя их мозг, ученые идентифицировали пейсмекерный нейрон в дорсальной области мозга мухи под названием DN2, который контролирует ритм предпочтения температуры. Ранее функция этой нейронной цепи была неизвестна.

Продолжение изучения вновь открытых циркадных часов для ритма предпочтения температуры у Drosophila может помочь объяснить механизмы, лежащие в основе контроля температуры тела у животных. Это также может дать лучшее понимание изменчивости циркадных ритмов под влиянием внешних факторов.