Почему мухи влюбляются? Исследователи выявили сигналы, стоящие за брачными песнями дрозофил
Самцы плодовых мух исполняют сложный ритуал ухаживания: они вибрируют крыльями, производя характерную песню, которая передаёт сообщение самкам. Используя внутреннюю информацию и сигналы от самок и окружающей среды, самец решает, петь ли и как именно.
Хотя механизм генерации звука известен, оставалось неясным, какие клетки и нейронные цепи в нервной системе мухи управляют этим поведением.
Исследователи из Janelia Research Campus (HHMI) с помощью новых инструментов, включая специально построенную «студию звукозаписи» для мух, определили группу нейронов в нервном тяже (аналоге спинного мозга), которые производят и формируют два основных типа брачных песен. Они также измерили активность этих нейронов во время пения, чтобы понять, как они контролируют каждый тип песни.
Модельный организм
Дрозофила — отличная модель для изучения нейронных основ сложных моторных программ и коммуникации между полами.
Два подхода, один ответ
В двух взаимодополняющих проектах учёные исследовали нейроны и цепи, лежащие в основе движений, производящих песни.
- Проект Джошуа Лиллвиса: Используя коллекцию генетически модифицированных мух, нацеленных на более чем 40 типов клеток, команда систематически тестировала роль разных нейронов. Анализ более 1800 часов песен от 5000 мух позволил выявить ключевые нейроны. Используя коннектом нервного тяжа, они проследили связи между ними.
- Проект Хироши Шиозаки: С помощью нового прибора, сочетающего запись и микроскопию, учёные впервые визуализировали нейронную активность в нервном тяже во время пения мухи.
Результат: вложенная цепь
Оба подхода пришли к одному выводу: небольшое количество нейронов образует высокосвязанную, перекрывающуюся (вложенную) цепь, которая генерирует оба типа песен.
- Полная цепь производит одну песню (более древнюю).
- Подмножество нейронов в этой же цепи производит вторую, более недавно развившуюся песню.
«Мы думаем, что это может быть общим механизмом: по мере эволюции нового поведения животное берёт часть уже существующих цепей и модифицирует их функцию», — говорит Джошуа Лиллвис.
Результаты также предполагают существование двух путей в мозге: один определяет, когда петь, а другой — что петь. Эти пути активируют разные клетки вложенной цепи, что позволяет производить разные песни.
«Это захватывающе, потому что открывает много новых направлений для изучения долгосрочной эволюции поведения и более детального анализа того, как производятся сложные моторные действия», — говорит Хироши Шиозаки.
Исследование опубликовано в журнале Current Biology.