Мухи объединяются перед лицом стресса

Исследователи из Университета Лозанны (UNIL) и Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) обнаружили, что мухи, подвергшиеся стрессовому сигналу в группе, демонстрируют более эффективную реакцию, чем изолированные особи. Эти типично одиночные двукрылые взаимодействуют, чтобы сгенерировать согласованный коллективный ответ. «Взаимодействие внутри группы повышает их чувствительность к окружающей среде, что облегчает принятие решений», — говорит Паван Рамдия, ведущий автор статьи, опубликованной на прошлой неделе в Nature.

Коллективное избегание CO₂

Для изучения этого поведения исследователи начали с количественной оценки стратегий избегания CO₂. Этот газ, не имеющий запаха для человека, представляет собой сигнал опасности для мух. Дрозофила, летящая в одиночку, почти не пытается избежать неприятного запаха. В группе значительная часть мух покидает зону в течение нескольких секунд.

Даже лишённые обоняния мухи в сообществе с неизменёнными сородичами продолжают быстро улетать в сторону чистого воздуха. Поскольку геном дрозофилы полностью секвенирован, учёные могут использовать базу данных генетически модифицированных мух, например, с отключёнными генами обоняния.

Механизм коммуникации

Наблюдения показали, что групповому поведению предшествуют многочисленные тесные контакты между насекомыми. Конкретно, именно через лёгкие прикосновения к ногам поведение избегания усиливается. Этот контакт служит подлинной коммуникацией в коде, так как также указывает направление движения. Толчок в правую ногу от сородича — и муха улетает влево. Прикосновение к левой — она направляется вправо.

Для указания маршрута не требуется «муха-лидер». Достаточно каскада одинаковых контактов. Это похоже на бильярдные шары: импульс задаётся в определённом направлении. Затронутые им насекомые, в свою очередь, «предупреждают» других, и так далее.

Нейронная схема

Предыдущие данные исследования, поддержанного Швейцарским национальным научным фондом (SNSF), Европейским исследовательским советом (ERC) и Программой «Границы человека» (HFSP), указывали на критическую роль рецепторов на конечностях. Используя различные методы, включая десенсибилизацию разных частей конечности, исследователи смогли идентифицировать ответственный ген и локализовать точную область контакта.

Небольшая группа нейронов на конце конечности, чувствительных к механической деформации, оказалась sine qua non для этого социального поведения. Мухи, у которых эта область была десенсибилизирована с помощью генной модификации, вели себя как изолированные особи.

Значение открытия

«В то время как нейронные цепи, контролирующие взаимодействия между двумя особями при ухаживании или борьбе, изучены всё лучше, мы мало знаем о том, что управляет поведением на уровне группы», — отмечает Паван Рамдия. Он добавляет: «Идентификация сенсорных путей, управляющих коллективной реакцией у дрозофилы, может пролить свет на динамику других групп животных, таких как косяки рыб, стаи перелётных птиц и даже человеческие толпы».