Исследователи открыли генетический механизм, который управляет удержанием эффективной позы для спаривания у мух.
Исследователи использовали машинное обучение, чтобы отслеживать активность нейронов у мух-дрозофил в процессе спаривания. Анализ помог определить пьезоканал, с помощью которого мухи фиксируют положение в процессе спаривания. Подавление его активности снизило репродуктивный успех.
Многие животные принимают фиксированную позу во время совокупления, которая лучше всего подходит для оплодотворения. У плодовых мушек (дрозофил) самец садится на самку и сохраняет эту позу, по крайней мере, до тех пор, пока не передаст достаточное количество спермы для оплодотворения самки. Это происходит примерно через восемь минут после начала совокупления.
Исследователи предположили, что важную роль в удержании позы играют пьезопротеины — семейство трансмембранных белков, которые были обнаружены, в том числе, в чувствительных клетках мужских половых органов мушек. Эти белки активируются, когда к клеточной мембране прикладывается механическое усилие, позволяя ионам проходить через канал и генерировать электрический сигнал. Он запускает клеточные реакции, включая высвобождение нейротрансмиттеров в нейронах и сокращение мышечных клеток.
Чтобы подтвердить свою гипотезу, исследователи создали генетически модифицированных мух с нейронами, которые можно инактивировать светом с определенной длиной волны. Они обучили искусственный интеллект определять начало спаривания у мух, чтобы в нужный момент включать свет и отключать нейроны, связанные с пьезобелками.
Иллюстрация эксперименты: дезактивация нейронов с помощью света приводит к смещению «оси» самца. Изображение: Hayato M. Yamanouchi et al., iScience
Анализ показал, что, когда пьезоэкспрессирующие нейроны подавлялись, самцы принимали неустойчивую и неэффективную позу для спаривания. При этом у таких самцов было меньше потомства. Исследователи пришли к выводу, что ключевая роль пьезогена заключается в том, чтобы помочь самцу занять положение параллельное направлению корпуса самки для максимального успеха спаривания.
Поскольку спаривание является важно частью жизни многих типов животных, понимание механизмов, которые им управляют, поможет лучше исследовать репродуктивные системы различных видов. Кроме того, исследователи отмечают, что в этом эксперименте была разработана система, которая позволяла автономно проводить и контролировать эксперимент. Аналогичные нейронные сети (которые отслеживают заданные условия и изменяют внешние стимулы) могут использоваться, чтобы упростить и другие научные исследования.
Читать далее:
Посмотрите, как сияют кольца Сатурна на снимке телескопа «Джеймс Уэбб»
Расширение Вселенной — миф? Новое исследование перевернуло модель строения нашего мира
В Монголии нашли артефакт, напоминающий фаллос: ему около 42 000 лет
Изображение на обложке: Hayato M Yamanouchi, Nagoya University