Семенная жидкость улучшила память самок дрозофил
Ученые выяснили, что самцы мух влияют на поведение самок после спаривания, а именно улучшают их долговременную память. В этом замешан белок из их семенной жидкости, которые действует напрямую на нейроны самки, усиливая их активность. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.
Спаривание влияет на физиологию самки с разных сторон: например, снижает готовность спариваться дальше или изменяет пищевые предпочтения. На поведении и когнитивных способностях оно тоже, конечно же, сказывается, однако до сих пор до конца не ясно, как именно.
С одной стороны, есть распространенное мнение о том, что самки разных видов после оплодотворения глупеют, поскольку энергетические ресурсы от мозга перенаправляются к плоду. С другой стороны, было бы логично предположить, что при беременности страдают не все функции мозга, а некоторые оказываются полезными для будущей матери и, наоборот, укрепляются. В числе таких функций может быть, например, ориентирование в пространстве, избегание риска и способность запоминать, где находятся источники воды и еды.
Группа ученых из парижского Института наук и гуманитарных исследований под руководством Томаса Преа (Thomas Preat) проверила влияние спаривания на память у дрозофил. Ранее исследователи уже обнаруживали, что влияние спермы на организм мух опосредованно SP — семенным белком. Рецепторы к ней обнаружены в матке и нервной системе дрозофил, но их функции — особенно в нервной системе — пока неясны.
Ученые проводили на мухах стандартный эксперимент по выработке избегающего поведения: им предлагали определенный запах, который сопровождали ударом тока. Затем мухам предлагали выбрать между ветвями лабиринта, одна из которых содержала запах-стимул, а другая не пахла ничем.
После спаривания мухи в два раза лучше справлялись с этой задачей, чем мухи, которые не спаривались с самцами. А вот те, кого скрестили с самцами-мутантами, сперма которых была лишена SP, показали такой же результат, как и неспаривавшиеся самки. Затем исследователи попробовали заменить спаривание на инъекцию SP. Самки, которые не контактировали с самцами, но получили инъекцию, проходили лабиринт так же хорошо (p = 0,004), как и самки после спаривания.
Чтобы проверить, как именно белок SP действует на память, исследователи заблокировали работу рецептора к SP в нейронах стенки матки. Но ничего не изменилось: мухи все так же успешно (p = 0,009) проходили лабиринт после спаривания. Тогда ученые предположили, что SP может влиять на работу серотонинергических нейронов — известно, что их активность связана с памятью у мух. И действительно, рецепторы к SP удалось обнаружить на нейронах в брюшной нервной цепочке и мозге дрозофил.
Работу серотонинергических нейронов у мух регулирует фермент фосфодиэстераза. Ученые измерили ее активность и выяснили, что после спаривания она в два раза ниже, чем у не спаривавшихся мух, — то есть позволяет нейронам быть более активными. Когда же ее работу заблокировали, мухи, не контактировавшие с самцами, стали проходить лабиринт так же хорошо (p = 0,003), как и самки после спаривания.
Авторы работы полагают, что хорошая память на запахи может иметь важное адаптивное значение для беременных мух — например, она позволяет им аккуратнее выбрать место для кладки, чтобы рядом не было врага или какого-нибудь ядовитого вещества.
Ранее ученые уже обнаруживали необычные свойства у спермы разных организмов. Например, человеческая семенная жидкость подавляет воспаление в женских половых путях и облегчает наступление беременности. Пчелиная сперма ослепляет цариц, чтобы они не покидали улей и не спаривались с другими самцами. А возраст спермы у рыбок данио-рерио определяет здоровье и долголетие потомства.
Полина Лосева
Эффективнее всего себя показала композиция «We Will Rock You»
Швейцарские ученые внедрили механочувствительные рецепторы в клетки, способные высвобождать инсулин, и они стали реагировать на звуковые волны: ионные каналы впускали положительно заряженные ионы кальция, что заставляло содержащийся в них инсулин сливаться с мембраной и высвобождаться наружу. Эффективнее всего этот процесс происходил под песню «We Will Rock You» группы Queen: у мышей, которым вживили эти клетки, после прослушивания песни заметно снизился уровень глюкозы в крови. Эксперимент описан в журнале The Lancet Diabetes & Endocrinology. Слуховые косточки преобразуют акустические волны звука в механические колебания, которые активируют механочувствительные ионные каналы в волосковых клетках. Вход ионов в клетку приводит к деполяризации мембраны и созданию потенциала действия. Подобные механочувствительные ионные каналы распространены повсеместно у всех организмов, в том числе бактерий, что может быть использовано для генной терапии различных заболеваний: встраивание подобных рецепторов и их активация могли бы менять потенциал действия клетки и, как следствие, ее активность или даже функцию. Однако системная доставка низкомолекулярных триггерных соединений затруднена из-за их иммуногенных эффектов, а физические триггеры, такие как свет, ультразвук, магнитные поля, радиоволны, электричество и температура, не всегда удобны в практическом применении. Ученые из Швейцарской высшей технической школы Цюриха под руководством Мартина Фуссенеггера (Martin Fussenegger) создали стабильные трансгенные клональные линии клеток, способные высвобождать инсулин, которые конститутивно экспрессируют механочувствительные рецепторы Piezo1 млекопитающих или бактериальные механочувствительные рецепторы MscL. Уровень звука в 60 децибел при частоте 50 Герц, который находится в пределах безопасного диапазона для человеческого уха, эффективно активировал эти рецепторы, что приводило к индукции высвобождения инсулина. Визуализация MscL-положительных и MscL-отрицательных клеток показала значительно более высокие уровни внутриклеточного кальция в первой популяции клеток, что означает массовый вход кальция в клетку при активации механорецепторов. Затем ученые проверили влияние различных жанров музыкальных произведений на высвобождение инсулина. Выяснилось, что популярная музыка с низкими басами и саундтреки к фильмам вызывали максимальное выделение инсулина, в то время как реакция на классическую музыку и гитарную музыку была более разнообразной и зависела от композиции. Песня «We Will Rock You» группы Queen высвобождала почти 70 процентов инсулина в течение пяти минут. В эксперименте на мышах с диабетом и трансгенными клетками эта песня приводила к выработке достаточного количества инсулина, чтобы быстро снизить колебания гликемии во время тестов на толерантность к глюкозе. На втором месте по эффективности оказался саундтрек к фильму «Мстители». Клетки активировались только в том случае, если звуковые волны непосредственно воздействовали на кожу над местом имплантации не менее 15 минут Речь, наушники, низколетящие самолеты, газонокосилки, пожарные машины и гудки не приводили к нежелательной секреции инсулина при восприятии с разных расстояний и направлений. Таким образом, эти клетки защищены от незапланированного выброса инсулина. Ученые считают, что эту разработку можно рассматривать как потенциально реальную замену уколам инсулина для людей с диабетом. Ранее мы рассказывали, что введение инсулина в нос помогло людям с деменцией улучшить их когнитивную функцию.