Моринда, также названная noni фруктами, содержит токсичные кислоты. Тем не менее, фрукт – единственный хозяин Дрозофилы sechellia дрозофилы, которые не только питаются полностью noni, но также и откладывают их яйца на фруктах. Фотография: Анна Шролл
В ходе эволюции животные стали адаптированными к определенным источникам пищи, иногда даже к заводам или к фруктам, которые на самом деле ядовиты. Движущие силы таких адаптивных механизмов часто неизвестны. Ученые из Института Макса Планка Химической Экологии в Йене, Германия, теперь обнаружили, почему Дрозофила дрозофилы sechellia адаптирована к ядовитым плодам моринды.
Дрозофила sechellia женщины, которые откладывают их яйца на этих фруктах, несет мутацию в гене, который запрещает производство яйца. У мух есть очень низкие уровни L-ДОПЫ, предшественник гормонального допамина, который управляет изобилием; интересно, большие суммы L-ДОПЫ содержатся в мориндах. Мухи, которые питались L-ДОПОЙ, могут дать компенсацию за генетический дефицит и значительно увеличить свой репродуктивный успех. Та же самая генная мутация также способствует сопротивлению, которое эти мухи имеют к токсичным кислотам, произведенным во фруктах и убивающий все другие виды дрозофил. (iLife, декабрь 2014)
Дрозофила sechellia является видом дрозофил, тесно связанным с Дрозофилой melanogaster. Это местное для архипелага Сейшельские острова в Индийском океане и специалиста на его единственном хозяине, Моринде. Мухи сильно привлечены плодами моринды: они питаются ее фруктами, и женщины предпочитают откладывать свои яйца на них.
Контакт со зрелыми мориндами убивает другие разновидности Drosophila.Дрозофила женского пола sechellia мухи производит меньше яиц, чем делают других дрозофил.
Поэтому трудно поднять эту разновидность в лаборатории. Однако, если этим мухам предоставляют моринды или химикаты от этих фруктов, изобилие в женщинах значительно увеличивается.София Лэвиста Ллэнос, Билл Ханссон и их коллеги в Отделе Эволюционной Нейроэтологии теперь узнали, почему Дрозофила sechellia так зависит от ядовитых плодов их растения-хозяина.
Кормление испытания показало, что Дрозофила sechellia женщины произвела в шесть раз больше яиц, когда они питались диета из моринды вместо типичной лабораторной диеты.Производством яйца у мух управляет гормональный допамин. Дефицит допамина уменьшает размер яичника и количество произведенных яиц. У Дрозофилы sechellia, ученые сочли намного более низкие уровни предшествующего комплекса необходимыми для биосинтеза допамина, чем было найдено в других разновидностях Drosophila.
Этот предшественник допамина – L-ДОПА, химикат, который используется в качестве психотропного препарата, чтобы лечить болезнь Паркинсона. Если L-ДОПА добавлена к их диете, Дрозофила sechellia женщины производят намного больше яиц, чем если бы препарат не присутствует.
Этот эффект не достигнут, если сам допамин добавлен к еде. Ученые были не слишком удивлены, когда исследования показали, что моринда содержит L-ДОПУ.Генетическое сравнение с другими разновидностями Drosophila показало, что Дрозофила sechellia несет мутацию в гене под названием Кетчуп.
Эта мутация запрещает производство яйца в женщинах. «Когда мы видоизменили ген Кетчупа в образцовых разновидностях Drosophila melanogaster, мухи мутанта показали те же самые особенности как Дрозофилу sechellia: Они произвели меньше яиц и накопили фермент, который делает L-ДОПУ в их яйцах развития», объясняет София Лэвиста Ллэнос. С другой стороны, мутация Кетчупа предоставляет Дрозофиле sechellia увеличенное сопротивление токсичным кислотам моринды. У Дрозофилы sechellia раннее сопротивление частично достигнут тем, что мутация Кетчупа делает мух ovoviviparous, что означает, что женщины кладут передовые эмбрионы с защитной кожей (кутикула), которая ограждает потомков от токсичной среды их растения-хозяина. Мутация Кетчупа также ответственна за больший размер Дрозофилы sechellia эмбрионы, которые являются почти в три раза более большими, чем эмбрионы другого drosophilids.
Ученые показали, что это увеличивает их hatchability на моринде, вероятно в результате увеличенной буферизующей способности эмбрионов.Дрозофилы обычно привлекаются низкими уровнями фруктовых ароматов, все же очень сконцентрированные ароматы отталкивающие им.
Это не верно для Дрозофилы sechellia: «Когда мы показали в более ранних исследованиях, эти мухи показывают постоянную привлекательность чрезвычайно высоким концентрациям ароматов моринды без того, чтобы быть отраженным», говорит Билл Ханссон. Ученые показали, что кормление допамина к уязвимым видам дрозофил помогло им справиться с токсичными эффектами моринды. Теперь они хотят узнать, влияет ли допамин также на сильную привлекательность, которую Дрозофила sechellia показывает к ее единственному хозяину.
Ферменты, вовлеченные в синтез допамина, сохранены через границы разновидностей у беспозвоночных и позвоночных животных. «Дрозофила sechellia могла служить полезным генетическим образцовым организмом, в котором можно изучить метаболизм допамина. Его тесная связь с Дрозофилой melanogaster является большим преимуществом, потому что она обеспечивает более чем 50 лет накопленного знания», говорит София Лэвиста Ллэнос.
Этиология и эффекты дефицита допамина особенно интересны в медицинском исследовании: Допамин – важный нейромедиатор и управляет физиологическими процессами, также в людях. Низкие уровни гормонального допамина «удовольствия» приводят к усталости и депрессии.
Пациенты с болезнью Паркинсона также страдают от очень низких уровней допамина. Фундаментальное знание генетических и биохимических процессов, связанных с дефицитом L-ДОПЫ в Дрозофиле sechellia, может также способствовать пониманию метаболизма допамина в людях.