Мухи-мутанти поригали на побаченні. Генетики змусили їх перейняти цей ритуал залицяння від іншого виду

Японські біологи вперше змусили самців мух-дрозофіл перейняти ритуал залицяння іншого виду – дарувати самицям краплю відригнутої їжі замість співу крильцями. Змінивши експресію одного єдиного гена, вдалося утворити нові нейронні звʼязки у мозку комах, які поєднали мозковий центр залицяння та рухові нейрони зоба й хоботка. Такий експеримент наочно продемонстрував, як еволюція складної поведінки може відбуватися через відносно невеликі генетичні зміни. Дослідження опубліковано в журналі Science.

Витягування хоботка та відригування їжі під час залицяння мушок Drosophila subobscura. Tanaka et al. / Science, 2025

Навіщо навʼязувати мухам ригання?

У природі у більшості видів мух-дрозофіл самці залицяються до самок, вібруючи крильцями та видаючи звуки, схожі на спів. Але у виду Drosophila subobscura еволюціонувала зовсім інша поведінка — самці відригують їжу та дарують її самицям, яку ті можуть прийняти своїм хоботком.

Попри те, що звичайні чорночереві D. melanogaster відділилися від лінії D. subobscura відносно недавно, у них подібного залицяння з риганням немає. При цьому в обох видів поведінка залицяння контролюється одним і тим самим геном, та й сама нервова система дуже схожа. Біологи з університету Наґоя зацікавились який нейронний механізм викликає таку значну різницю в поведінці та взялися дослідити мушиний мозок чорночеревих дрозофіл та D. subobscura на клітинному рівні.

Як вдалося змінити поведінку мух?

Вчені почали дослідження з гена fruitless (fru), який контролює багато аспектів статевої поведінки у мух. Щоб зрозуміти, які клітини відповідальні за відригування, біологи генетично модифікували D. subobscura, щоб мати змогу активувати теплом невеликі групи нейронів, які експресують ген fru. Нагріваючи мух і порівнюючи їхній мозок, дослідники виявили 16-18 нейронів, що були активні саме під час відригування, і виявилися також повʼязаними з рухами зоба і хоботка. Різниця між двома видами знайшлась у тому, що в останніх ці клітини мають звʼязки з мозковим центром залицяння та вищий рівень білка FruM – продукту гена fru.

Наступним кроком дослідники спробували змінити поведінку комах. Так, вимкнення гена fru у ригаючих мух призвело до зменшення частоти ригання. А збільшення рівня FruM у відповідних клітинах чорночеревих мух змусило їх відростити нові нейронні звʼязки до мозкового центру залицяння. У результаті вони вперше почали відригувати їжу, перейнявши ритуал іншого виду.

Навіщо нам детально знати, як залицяються мухи?

Дослідження показує, що збільшення експресії всього одного гена у невеликій групі нейронів, ймовірно, стало ключовою еволюційною подією, яка перепрограмувала нейронні мережі предків «ригаючого» виду мух. Воно демонструє, що складні форми поведінки можуть виникати не в результаті створення абсолютно нових мозкових структур, а через незначні генетичні зміни, які перебудовують існуючі нейронні ланцюги. Краще розуміння таких механізмів у майбутньому може дозволити точніше змінювати мозок тварин, складніших за мух, потенційно сприяючи розвитку генної терапії вроджених вад роботи мозку.

Що стало відомо про мух із досліджень

🧠 Науковці повністю реконструювали частину нервової системи, що відповідає за ковтання у мух. Це пояснило, чому вони ковтають поживнішу їжу швидше.

🎠 Мухи вміють гратися – ще один приклад складної поведінки дрозофіл. Це з’ясувалося, коли науковці представили мухам карусель та дозволили їм на ній кататися.

🤝 Дрозофіли об'єдналися з дріжджами проти сірої цвілі на малині. Завдяки їхній взаємодопомозі на плодах малини пригнічується розвиток шкідливої для обох сірої цвілі.