Механизм восприятия боли у насекомых оказался консервативным

Учёные из Университета Тафтса обнаружили, что гусеницы табачного бражника (Manduca sexta) используют один и тот же клеточный механизм для восприятия различных вредных стимулов — тепла и механического давления. Исследование, опубликованное в Journal of Experimental Biology в январе, показывает, что эта способность может быть эволюционно древней.

Ключевые эксперименты

  • Студент-биолог Дэниел Карон, работая в лаборатории профессора Барри Триммера, проверил реакцию гусениц на два разных раздражителя: инфракрасный лазер (тепло) и тонкие стальные стержни (давление).
  • Гусеницы реагировали на оба стимула одинаково — быстро изгибались и касались места воздействия.
  • Чтобы понять, как клетки под кожей гусениц реагируют на эти стимулы, Карон освоил методику прикрепления микроскопических стеклянных электродов к отдельным клеткам для записи их электрической активности.

Результаты и открытие

  • Эксперименты подтвердили гипотезу: одни и те же клетки реагировали как на тепло, так и на механическое давление. Это аналогично ранее известным клеткам у плодовых мушек (Drosophila).
  • Чтобы доказать, что реакция исходит от одной клетки, а не от двух похожих, Карон стимулировал участок с очень высокой частотой. Если клетка одна, её реакция должна снижаться по мере привыкания к повторяющемуся воздействию (явление депрессии).
  • При быстрой стимуляции клетки действительно снижали реактивность к обоим типам стимулов, а иногда и вовсе переставали отвечать. После паузы чувствительность возвращалась, что подтвердило работу с единичными клетками и отсутствие их повреждения.
  • Это стало первым свидетельством клеточной "депрессии" у насекомых в ответ на повторяющееся вредное воздействие.

Эволюционное значение

Табачный бражник и плодовая мушка разделены более чем 260 миллионами лет эволюции. Сходство механизмов восприятия боли у этих видов указывает на то, что данный клеточный механизм может быть высоко консервативным (то есть мало изменившимся) и широко распространённым среди разных животных.

Как отметил профессор Триммер, это открытие — важная веха для развития табачного бражника как новой модельной системы для изучения нейронных механизмов ноцицепции (процесса восприятия вредных стимулов) и боли. Полученные данные могут проинформировать будущие исследования боли у других животных, включая человека.