група

Ви коли-небудь помічали, як укус теплого вишневого пирога наповнює рот солодкістю, але ця сама шматочок з холодильника не все така спокуслива? Вчені визнають реальність цього явища, але механізм, що лежить в його основі, ще не був добре зрозумілий.

Навчання

Використовуючи фруктових мух як своїх випробуваних, видатний професор Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі Крейг Монтелл виявив процес, відповідальний за цей факт. Команда Монтелла у складі Цяоран Лі, Ніколя Де Бобієна та Такаакі Сокабе, встановили, що холодні температури пригнічують суть солодкого смаку. Однак ці умови не вплинули на самі нейрони солодкого смаку. Швидше, вони діяли через інші сенсорні клітини через білок, спочатку виявлений для виявлення світла в оці.. Незважаючи на це, світло не змінює сприйняття свіжості у солодкій їжі. Результати публікуються в науковому журналі Current Biology.

"На сутність їжі впливає не лише її хімічний склад", - сказав Монтелл, почесний професор Даггана у відділі молекулярної, клітинної біології та розвитку. "Ми вже знаємо, що низькі температури зменшують сприйняття солодкого у людей". Він та його колеги замислювались, чи правда це також стосується плодових мух, і якщо так, то які основні механізми?

Команда виявила значну різницю у зацікавленості плодових мушок у годуванні між 23 градусами Цельсія (73,4 ° за Фаренгейтом) та 19 ° C (66,2 ° F). Тим не менш, вони не зафіксували жодної різниці в активності нейронів солодкого смаку мух, незважаючи на зміну поведінки.

"Оскільки температура безпосередньо не впливає на нейрони солодкого смаку, вона повинна впливати на інші типи клітин, які потім побічно впливають на схильність до споживання цукру", - зазначив Монтелл.

Солодкий смак у мух

Плодові мухи виявляють цукор із смаковим нейроном. Інший тип нейронів виявляє гіркий смак, а механосенсорні нейрони виявляють структуру їжі, наприклад, в’язкість. Однак відчуття температури не все так просто.

Як нейрони гіркого смаку, так і механосенсорні нейрони також беруть участь у зондуванні з низькою температурою. Тільки якщо обидва активні, мозок трактує це як сигнал холоду.

Усі ці подразники зменшують бажання комах до їжі, пояснив Монтелл. Гіркі сполуки запускають нейрони гіркого смаку, які наказують мухові припинити годування. Тверда їжа активує механосенсорні нейрони, які також наказують мухові припинити годування. А холодні температури активують і те, і те саме.

Білок, який називається родопсин 6, є центральним у цій реакції. Родопсини найчастіше асоціюються із зором, але в останні роки група Монтелла зв’язала родопсини з різними іншими органами чуття.. Насправді, лише кількома тижнями раніше лабораторія Монтелла опублікувала перше дослідження, яке пов'язує різних представників цього класу білків із хімічним смаком.

"Нейрони гіркого смаку експресують цей родопсин, який називається Rh6, і якщо його видалити, холодна температура більше не пригнічує солодкий смак", - сказав він.

Без Rh6 низькі температури більше не активують нейрони, які виявляють гіркий смак і низьку температуру. І оскільки відчуття холоду вимагає активації декількох і різних типів нейронів, втрата Rh6 заважає мухові розпізнати низьку температуру, усуваючи тим самим втрату тяжіння до солодкої їжі.

Висновки

"Несподіванкою стало відкриття того, що це дійсно інші нейрони, а не нейрони солодкого смаку, активність яких зросла", Монтелл сказав: "і що холодна активація інших нейронів опосередковано пригнічує нейрони солодкого смаку".

Нейрони солодкого смаку все ще активуються цукром при низьких температурах; однак активація цих інших нейронів нижчою температурою пригнічує зв'язок між нейронами, що виявляють солодкий смак, та мозком комахи. Ймовірно, це досягається гальмівним нейромедіатором, що виділяється нейронами, що активуються гірким/холодом.

Щодо того, чому плодові мухи уникають їжі в холодну погоду, Монтелл підозрює, що це пов’язано з їх метаболізмом.

На метаболізм плодових мушок, а отже, і їх харчові потреби, впливає температура. Нижчі температури означають повільніший метаболізм і меншу потребу в їжі. І взагалі, якщо їжа холодна, то і муха.

Насправді час інкубації мухи, тобто час, необхідний яйцю, щоб стати дорослою мухою, подвоюється з 10 днів до 20, коли температура падає з 25 до 18 градусів Цельсія. “Все сповільнюється, - сказав Монтелл, - і тому його харчування зменшується. Ви не хочете їсти стільки ж, коли ваш метаболізм сповільнюється ". Це пояснення не є дійсним для теплокровних тварин, таких як люди, навіть коли ми демонструємо подібну поведінку.

Майбутнє

У майбутньому Монтелл та перший автор Qiaoran Li планують далі досліджувати механосенсорний аспект харчової сутності, розглядаючи, як розмір частинок впливає на харчову поведінку.. Як приклад, він пропонує чітку різницю між свіжим морозивом та замороженим морозивом. Незважаючи на однаковий температурний та хімічний склад, більшість людей віддають перевагу морозиву, яке не розтопили і не заморозили як блок.

Розмірковуючи про несподівану знахідку, Монтелл прокоментував: "Чудово, що ваші очікування помилкові, поки ви можете визначити, що правильно".

Дата: 23 квітня 2020 р

Джерело: Каліфорнійський університет - Санта-Барбара

Джерело історії:

Матеріали надані Каліфорнійським університетом - Санта-Барбара. Оригінал написаний Гаррісоном Тасофом. Примітка: вміст можна було редагувати за стилем та довжиною.

Посилання на публікацію:

Цяоран Лі, Ніколас А. Де Боб'єн, Такаакі Сокабе, Крейг Монтелл. Інтеграція температури та солодкого смаку у дрозофіли. Сучасна біологія, 2020; DOI: 10.1016/j.cub.2020.03.066

Примітка: Інститут нутрігеноміки не несе відповідальності за думки, висловлені в цій статті.