Когда фруктовые мушки недополучают жизненно важные аминокислоты, их мозг буквально перестраивает обоняние, чтобы найти еду, богатую нужными веществами. Исследователи из Центра Шампалимо для неизвестного (Champalimaud Centre for the Unknown) показали, что в такие периоды активируются два гена — Or92a и Ir76a, усиливающие чувствительность к запахам, связанным с ферментированными продуктами и бактериями, производящими аминокислоты.
Оказалось, что голодные мухи тянутся к запахам живых бактерий и дрожжей — например, диацетила или PEA — которые сигнализируют о пищевых источниках белка. Работа раскрывает, как внутренний дефицит питательных веществ способен перепрограммировать сенсорные системы мозга, превращая физиологическую нужду в направленное поведение.
Ключевые факты
- Генетическая адаптация: недостаток аминокислот активирует обонятельные гены Or92a и Ir76a, повышающие чувствительность к запахам ферментации и бактерий.
- Привлечение микробов: голодные мухи ориентируются на запахи живых бактерий, помогающих восполнить недостающие аминокислоты.
- Перестройка восприятия: голод изменяет сенсорную настройку мозга, превращая внутренний дефицит в поисковую мотивацию.
- Эволюционный смысл: такая «перепрошивка» помогает животным выживать, направляя их к источникам ключевых питательных веществ.
Как дефицит питательных веществ меняет обоняние
Чтобы понять, как мозг превращает внутреннюю нехватку в поведенческий импульс, команда под руководством Карлуша Рибейру исследовала мух, получавших синтетические диеты, лишённые одной из десяти необходимых аминокислот. Сравнение РНК показало: у всех групп активизировались одни и те же обонятельные гены — Or92aи Ir76a.
Or92a реагирует на молекулу диацетил, придающую аромат пиву, вину и сливочному попкорну. Дрожжи выделяют диацетил в процессе брожения, и именно поэтому его запах становится особенно привлекательным для мух, испытывающих белковый голод. Когда исследователи «отключили» этот ген, мухи по-прежнему находили дрожжи, но ели их меньше — запах терял вкусовую привлекательность.
Ген Ir76a активируется на запах фенилэтиламина (PEA) — соединения, которое выделяют бактерии Lactobacillus и Acetobacter, участвующие в ферментации шоколада, сыра и других продуктов. Опыты показали, что именно живые, метаболически активные бактерии вызывают сильный отклик в мозге и усиливают желание питаться ими. Если бактерии убить или удалить Ir76a, интерес мух полностью исчезает.
«Мы увидели, что дефицит аминокислот буквально меняет, какие рецепторы создаёт мозг, — говорит соавтор исследования Гили Эзра-Нево. — Голод не просто усиливает активность нейронов — он перенастраивает обонятельную систему с нуля».
Микробы как союзники
Зачем мушкам искать бактерии? Ранее было показано, что питание определёнными штаммами улучшает размножение при нехватке аминокислот. Эти бактерии помогают кишечнику эффективнее усваивать белки и восполнять питательные пробелы.
Авторы предполагают, что подобный механизм может существовать и у человека. Наша тяга к ферментированным продуктам — от кимчи до йогурта — возможно, не только культурная традиция, но и древний биологический отклик, направленный на поиск полезных микробов, улучшающих обмен веществ.
Голод меняет восприятие
Работа показала, что сенсорные системы — не статичны. Под действием физиологических сигналов они перестраиваются, усиливая восприятие нужных стимулов. У мух это происходит через перепрограммирование генов обонятельных рецепторов, у людей — возможно, через более сложные, но схожие нейронные механизмы.
Это исследование подчёркивает, как глубоко взаимосвязаны обмен веществ, мозг и поведение — и как внутренние потребности способны буквально «переписать» восприятие мира.
Источник: “Lack of single amino acids transcriptionally tunes sensory systems to enhance microbiota intake” by Carlos Ribeiro et al. Current Biology
