Почему плодовые мушки едят практически всё
Обычная плодовая мушка (Drosophila melanogaster) — частый гость в домах, питающийся растительными остатками. Несмотря на название, эти насекомые потребляют разнообразную растительную пищу. Учёные в статье в Cell Reports объясняют, что такое пищевое разнообразие связано с их гибкой реакцией на углеводы, что даёт понимание эволюции пищевых предпочтений у людей.
Как и люди, плодовые мушки являются «пищевыми генералистами» — могут есть широкий спектр пищи. Некоторые их генетические родственники — «пищевые специалисты» — питаются только определёнными растениями.
«Выявление различий в молекулярных механизмах между генералистами и специалистами помогает понять, как организмы адаптируются к разным пищевым условиям», — поясняют руководители исследования Каори Ватанабэ и Юкако Хаттори из Киотского университета.
Команда проверила, могут ли личинки генералистов и специалистов адаптироваться к трём диетам: с высоким содержанием белка, углеводов и сбалансированной. Генералисты, включая D. melanogaster, развивались на всех диетах. Личинки специалистов не выживали в условиях, богатых углеводами. Анализ их естественной пищи показал, что они питаются низкоуглеводной диетой.
Различие между мушками, как выяснилось, заключается в генетических путях, контролирующих реакцию на углеводы. Ключевую роль играет сигнальный путь TGF-β/Activin.
- У генералистов этот путь гибкий и поддерживает метаболический гомеостаз при разном питании. Около 250 метаболических генов подавляются при богатой углеводами диете.
- У специалистов эти гены экспрессировались на высоком уровне, что приводило к накоплению метаболитов и снижению адаптации. Аналогичную потерю адаптации вызвало отключение гена dawdle в этом пути у обычной плодовой мушки.
Результаты показывают, что генералисты эволюционно сохранили устойчивые углевод-чувствительные системы, а специалисты утратили их в стабильных низкоуглеводных средах.
«Учитывая, что люди и мушки имеют общие гены и регуляторные факторы, мы можем разработать межвидовой сравнительный подход, который станет информативной моделью для изучения генетической изменчивости реакции людей на пищевой рацион», — заключают авторы.
Статья «Interspecies Comparative Analyses Reveal Distinct Carbohydrate-Responsive Systems among Drosophila Species» опубликована 3 сентября 2019 года в журнале Cell Reports.