У самок дрозофил после спаривания сбиваются биологические часы

После спаривания у самок плодовых мушек Drosophila melanogaster значительно изменяется физиология, в частности, паттерны активности в течение дня. Группа аргентинских ученых установила, что причина — в передаваемом со спермой половом пептиде (sex peptide, SP), который нарушает биологические ритмы, и мушка теряет способность предвосхищать наступление утра. У самки после спаривания повышена дневная активность, при этом ночью она отдыхает. Вероятно, самка тратит в течение дня все свои силы и теряет способность участвовать в формировании пар и спариваний, которые обычно происходят ночью и ранним утром.

Чтобы проверить гипотезу об участии полового пептида в регуляции биоритмов, ученые подавили у самок мушек экспрессию гена рецептора полового пептида (sex peptide receptor, SPR) при помощи РНК-интерференции. Они увидели, что у таких мушек изменений в поведении после спаривания не наблюдается.

Далее авторы при помощи методов флуоресцентной микроскопии исследовали коннектом дрозофил и доказали, что особенный тип нейронов — ppk+ нейроны — экспрессирует SPR и при этом передает информацию в нейросеть, ответственную за регуляцию циркадных ритмов. Известно, что нейроны циркадных ритмов циклически экспрессируют особый нейропептид PDF, который напрямую регулирует общий уровень активности насекомого. Оказалось, что у самок после спаривания в аксонах этих нейронов накапливается значительно меньше PDF, чем у девственных самок и самцов, особенно ближе к утру.

Чтобы подтвердить, что спаривание нарушает циркадные ритмы именно через воздействие на ppk+ нейроны, ученые подавили экспрессию рецептора полового пептида только в этих клетках. Действительно, отсутствие активации этого пути привело к тому, что биологические ритмы у самок после спаривания не нарушались. Исследователи также заметили, что у девственных самок, лишенных SPR в ppk+ нейронах, значительно снизился уровень PDF по сравнению с контрольными девственными самками.

Самым интересным в этой работе, конечно, является поиск ответа на вопрос, зачем же существует этот механизм: как мушкам может быть полезна способность не различать наступление дня? Авторы предполагают, что наблюдаемая перестройка биологических часов может быть частью более общего процесса ограничения вероятности повторного спаривания у самок. Известно, что у дрозофил есть два пика активности: утром и вечером, причем для ночного времени более характерно половое поведение, а для дневного — деятельность, связанная с поиском кормовых субстратов, питанием и откладыванием яиц. Таким образом, повышенная дневная активность и отсутствие ночной приводят к тому, что самки после спаривания некоторое время не участвуют в формировании новых пар.

В целом, результаты согласуются с моделью, согласно которой половой пептид запускает сигнальный каскад, достигающий нейронов биоритмов в центральной нервной системе. Это необходимо для модуляции временной организации циркадного поведения в соответствии с новыми потребностями самки мушки после спаривания.

Циркадные часы влияют на развитие сердечно-сосудистых заболеваний