Кислый вкус знаком каждому. Однако найти рецепторы, реагирующие на щелочи, до сих пор не удавалось. Первыми животными, у которых их обнаружили, оказались обычные дрозофилы.
Подавляющее большинство животных адаптированы для существования в строго определенном диапазоне кислотности среды. Поэтому для них важно распознавать рН пищи, которая указывает на ее пригодность для питания. И действительно, рецепторы, воспринимающие продукты с пониженным уровнем рН — кислые, — хорошо известны.
Однако наличие рецепторов, которые регистрируют щелочную среду (высокие значения рН), до сих пор не было надежно подтверждено ни для одного животного. Впервые это удалось доказать на примере дрозофил. О находке сообщается в новой статье ученых из Университета Пенсильвании, которая опубликована в журнале Nature Metabolism.
Яли Чжан (Yali Zhang) проводили эксперименты, предлагая насекомым чашки Петри со сладким гелем. При этом одна половина геля имела нейтральный уровень рН, а во вторую половину добавляли гидроксид натрия, делая ее щелочной. Кроме того, на разных сторонах их подкрашивали красным либо синим красителями. Мушки, которые поедали такой гель, сами частично окрашивались в красный, синий либо фиолетовый (если ели пищу с обеих сторон чашки).
Работа показала, что чем выше уровень рН — чем более щелочная среда геля, — тем с меньшей охотой дрозофилы ели гель. При этом одна из линий мух продемонстрировала не такую высокую избирательность, как если бы их способность различать «щелочной вкус» была ослаблена. В ДНК этих насекомых обнаружилась уникальная мутация в гене, который ученые назвали alkaliphile (или коротко — alka).
Чжан и его коллеги показали, что в норме alka проявляет активность в нейронах, расположенных на кончиках мушиных хоботков, с помощью которых мухи воспринимают вкус пищи, как мы — языком. Кроме того, ген работает в клетках, расположенных на антеннах и кончиках конечностей. Искусственная стимуляция alka с помощью методов оптогенетики заставляла таких насекомых отдергивать хоботки от сахарного раствора, хотя щелочи в нем не содержалось.
Роль этого гена в восприятии «щелочного вкуса» удалось подтвердить в опытах с культурами клеток. Биологи выяснили, что alka кодирует белковый рецептор, реагирующий на повышенную рН среды. В ответ на появление щелочи белок открывает канал в клеточной мембране, позволяя ионам хлора выходить из нейрона наружу и запуская нервный сигнал. Так работает большинство рецепторов, хотя обычно они контролируют движение положительно заряженных ионов, таких как калий или натрий, а не отрицательных, подобных хлору.
Таким образом, дрозофилы стали первыми животными, для которых надежно показана способность воспринимать вкус щелочной среды. Вместе с тем вопрос о том, есть ли подобные рецепторы у людей или каких-либо других позвоночных, остается открытым.