Детали
Как известно, pH — это измерение кислотности, щелочности вещества или раствора. Это шкала от 0 до 14, где 7 — нейтральный, ниже 7 — кислый, а выше 7 — щелочной.
Определение кислот и оснований имеет решающее значение для выживания большинства животных, поскольку они функционируют в узком диапазоне рН. В то время как рецепторы, клетки и нейронные цепи, участвующие в распознавании кислых и кислотных вкусов при низком pH, были хорошо документированы в последние несколько десятилетий, о распознавании щелочных веществ, как отмечается, мало что известно.
Первые исследования, проведенные на людях и кошках, позволили предположить, что ощущение щелочи может быть одним из видов вкуса, но пока это еще предстоит подтвердить.
Учёные, чтобы выяснить, есть ли у плодовых мушек рецептор, специфичный для высокого pH, решили изучить именно их, поскольку предыдущие исследования показали, что способны чувствовать широкий спектр вкусов.
Нейробиолог из Центра химических чувств Монелла в Филадельфии Яли Чжан, и его коллеги представили мухам чашку Петри со сладким гелем, который был наполовину нейтральным, а наполовину щелочным. Каждая половина была окрашена в красный или синий цвет. Предпочтение мух к продуктам с разным уровнем pH определялось путем наблюдения за изменением цвета их полупрозрачных брюшек после того, как они с’ели гель, который больше приходился им по вкусу. Если они ели с обеих половинок, их брюшки становились фиолетовыми.
Исследователи определили, что в мере повышения уровня рН плодовые мушки все больше отказывались от щелочной пищи, в то время как определенная группа мушек не могла отличить одну пищу от другой.
Также ученые проверили этих мух и обнаружили мутацию в гене, который они назвали alkaliphile. Установлено, что этот ген активен в вкусовых нейронах на конце их вытянутого хоботка и в клетках на конце лапок и усиков, которые эквивалентны языку млекопитающих.
Исследователи при изучении клеток определили, что ген alkaliphile производит рецепторный белок, который стимулируется щелочными растворами.
При наличии основания рецепторный белок открывает канал в клеточной мембране, позволяя отрицательно заряженным ионам хлорида покинуть нейрон, передавая в мозг мухи сообщение о необходимости немедленно избегать пищи.
Отмечается, что большинство сенсорных рецепторов задействуют каналы, которые регулируют движение положительно заряженных ионов в клетку, а не отрицательно заряженных ионов из нее. Используя оптогенетику - метод искусственной активации клеток, экспрессирующих ген alkaliphile, исследователи заставили насекомых отшатнуться хоботком от сахарного раствора, указывая на то, что они считают его слишком щелочным для употребления.
Дополнение
Как отмечается, открытие нового вкусового рецептора у плодовых мушек вряд ли будет иметь прямое отношение к позвоночным, поскольку они не имеют гена alkaliphile, который мухи используют для распознавания щелочных веществ. Но это исследование может послужить толчком к дальнейшему изучению вопроса о том, есть ли у позвоночных аналогичные хлоридные рецепторы и чувствуют ли они щелочной вкус.
Также открытие может дать сведения о том, как насекомые реагируют на сигналы окружающей среды, что может найти применение в борьбе с вредителями и в других сферах, например, в процессе выбора мест для откладывания яиц.