Ученые выяснили, как насекомые избегают ядовитой пищи

Ученые выяснили, каким образом вкусовые нейроны насекомых помогают им принимать решения о том, что употреблять в пищу, а что нет. При помощи технологии картирования нейронных цепей им удалось проследить, как вкусовые сигналы передаются в мозг. Результаты исследования опубликованы в журнале Cell Reports.

Используя в качестве объекта наблюдений обычную плодовую мушку (дрозофилу), ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде изучили, как вкусовые нейроны контролируют пищевое поведение. Выяснилось, что сигналы, передаваемые в нейронные сети этими клетками, помогают насекомым решить, какой вещество является съедобным, а какое нет. Это спасает от отравлений опасными химическими веществами и просто избавляет мушку от попадания в организм слишком горьких, кислых или соленых продуктов.

Вкусовые рецепторы у насекомых расположены в разных частях тела. Внешние рецепторы находятся на лабеллумах (щупиках около ротового отверстия), ногах и краях крыла, внутренние — в глотке. Последние контролируют функцию проглатывания.

Ученые выяснили, что при активации одного из вкусовых нейронов, расположенных в глотке, функция приема пищи подавляется, а если активируется сразу несколько нейронов, функция проглатывания блокируется.

Чтобы понять, какие подмножества нейронов глотки отвечают за обнаружение горького, кислого или соленого вкуса, ученые с помощью методов генной инженерии меняли набор нейронов, отвечающих за определение вкуса в глотке мушки. Оказалось, что комбинация вкусовых нейронов глотки определяет, от каких вкусовых категорий произойдет отказ.

Используя технику картирования нейронных цепей, исследователи проследили связи нейронов глотки (нейронов первого порядка) с нейронами, обрабатывающими поступающую от них информацию в мозге (нейронами второго порядка). Это дало возможность понять, как информация от каждого из подмножеств нейронов глотки передается в мозг и там обрабатывается.

Во многих случаях отдельные нейроны первого порядка демонстрировали связь с несколькими нейронами второго порядка, находящимися в двух разных областях мозга. Таким образом, вкусовые сигналы, поступающие от одного источника, могут быть причиной нескольких поведенческих откликов.

Понимание того, как вкусовые ощущения контролируют поведение насекомых, имеет важное практическое значение, в том числе для разработки стратегий борьбы с насекомыми-вредителями и переносчиками болезней.