Учёные впервые обнаружили сенсорную систему, определяющую влажность воздуха
Хотя влажность может вызывать дискомфорт, у человека нет специализированных сенсорных систем в коже для обнаружения водяного пара в воздухе. У большинства насекомых, для которых уровень влажности может означать жизнь или смерть, такие системы есть, но принцип их работы оставался малоизученным.
Исследовательская группа из Северо-Западного университета и Лундского университета в Швеции впервые обнаружила сенсорную систему, которая напрямую определяет влажность воздуха. Учёные выявили ключевые гены, участвующие в способности плодовой мушки (Drosophila melanogaster) обнаруживать изменения внешней влажности, а также нашли сами сенсорные нейроны — рецепторы влажности мухи — в странном маленьком мешочке в её антеннах (усиках).
«Известно, что насекомые способны определять уровень влажности с начала XX века, но то, как они это делают, оставалось загадкой. Наше исследование впервые раскрывает гены и нейроны, лежащие в основе этой способности, что очень интересно», — сказал Маркус К. Стенсмир, доцент Лундского университета и соавтор-корреспондент.
Изучение Drosophila melanogaster — основной модели для генетики поведения — может помочь лучше понять комара и улучшить контроль над его популяцией, предотвращая поиск насекомыми подходящих водоёмов для откладывания яиц.
«Насекомые, как правило, очень малы, и влажность для них — очень важный фактор. Они осторожны, чтобы не терять влагу, что может привести к их гибели, и они также используют детекторы влажности для поиска воды. Наше открытие очень важно для сенсорной биологии и предлагает возможный инструмент для борьбы с комарами и болезнями, которые они могут переносить», — отметил Марко Галлио, доцент нейробиологии в Северо-Западном университете.
Результаты исследования были опубликованы онлайн 5 мая в журнале Current Biology. Исследование также станет обложкой печатного выпуска от 23 мая.
Используя различные генетические методы, учёные идентифицировали нейроны в антеннах, которые реагируют на влажность.
«Человеческие инженеры разработали несколько различных способов измерения влажности воздуха. Самый старый основан на человеческом волосе под натяжением. Волос удерживает влагу, поэтому его длина меняется с влажностью, и это можно легко измерить. Оказывается, муха может использовать очень похожую стратегию для измерения влажности: механическая деформация специализированного маленького органа внутри антенны, называемого саккулюсом, может сообщать мозгу об уровне влажности», — пояснил Марко Галлио.
Исследователи также напрямую изучили, как мозг мухи реагирует на влажные стимулы, и обнаружили, что влажность активирует область мозга, расположенную рядом с той, которую активирует температура. «Тем не менее, реакция мухи на влажность и температуру раздельна, и это может позволить животному лучше адаптировать своё поведение к изменяющейся среде», — добавил Галлио.
Учёные полагают, что понимание того, как животные обнаруживают и реагируют на такие условия окружающей среды, как температура и влажность, также может помочь лучше предсказать, что произойдёт с распространением и выживанием различных видов в условиях глобального потепления.