Muszki owocowe (Drosophila melanogaster) to niewielkie owady z rzędu muchówek pojawiające się m.in. w kuchniach, sklepach spożywczych albo przy śmietnikach. Żywią się głównie drożdżami, które rozwijają się podczas procesu fermentacji owoców. Gnijące owoce zawierają alkohol (w ilości od 1 do 5 proc.), a na czułkach muszek znajdują się receptory węchowe wyczulone na zapach etanolu i octanu etylu.

Międzynarodowy zespół naukowców z Instytutu Maksa Plancka (Niemcy) zbadał (DOI: 10.1126/sciadv.adi9683), jak alkohol z pożywienia wpływa na muszki owocowe. To gatunek należący do bezkręgowych organizmów modelowych, czyli wykorzystywanych w badaniach genetycznych ze względu na swoje cechy.

Naukowcy są zgodni: alkohol jest szkodliwy dla ludzi, a negatywne skutki jego spożycia zdecydowanie przewyższają pozytywne. Tymczasem u muszek owocowych alkohol odgrywa ważną rolę w procesie rozmnażania.

„W naszych eksperymentach wykazaliśmy bezpośredni i pozytywny wpływ spożycia alkoholu na sukces rozrodczy samców muszek owocowych. Efekt ten jest spowodowany faktem, że alkohol, zwłaszcza metanol, zwiększa produkcję feromonów płciowych. To powoduje, że samce pod wpływem alkoholu są bardziej atrakcyjne dla samic, a to z kolei zwiększa ich sukces godowy. Odwrotnie niż u ludzi – zwykle atrakcyjność pijanych mężczyzn u potencjalnych partnerek jest raczej wątpliwa” – powiedział pierwszy autor pracy, dr Ian Keesey. Naukowiec prowadził badania w Instytucie Maksa Plancka, a obecnie jest adiunktem na Uniwersytecie Nebraska (USA).

Badacze stwierdzili, że chociaż zapach alkoholu wabi muszki, mają one mechanizm kontroli, który zapobiega nadmiernemu jego spożyciu, a więc zatruciu alkoholowemu. Sieci neuronowe w mózgach owadów pozwalają im stwierdzić, że stężenie alkoholu jest zbyt wysokie. Ten proces zachodzi także, gdy samice muszek oceniają zapachową atrakcyjność potencjalnego partnera.

"Znaleźliśmy w mózgach drosophila aż trzy obwody neuronowe, które decydują o tym, czy zapach alkoholu przyciąga muszki, czy je odstręcza. Ten mechanizm pozwala im uzyskać wszystkie korzyści płynące ze spożycia alkoholu bez ryzyka zatrucia" – wyjaśnił dr Keesey.

Badania neurofizjologiczne wykazały, że alkohol wabi muszki dzięki dwóm sensorycznym polom receptywnym – dla etanolu i metanolu. Oznacza to, że zapach tych dwóch substancji wywołuje pozytywną reakcję w mózgu owadów wtedy, gdy dotrze do odpowiednich receptorów. Jeśli jednak stężenie cząsteczek substancji zapachowych alkoholu w powietrzu jest zbyt wysokie, trzecie pole receptywne wywołuje u owadów awersję.

"To, że różne ścieżki neuronowe dla tego samego zapachu są powiązane w mechanizmie kontroli przyciągania i awersji na podstawie stanu fizjologicznego innych osobników, jest rzadkością" – zaznaczył dr Keesey.

Naukowcy wykorzystali w pracy badania fizjologiczne, m.in. techniki obrazowania mózgu muszek owocowych, analizy chemiczne zapachów i obserwację behawioralną owadów, by ustalić związek zapachu z sukcesem rozrodczym.

„Nasze badanie to jedna z pierwszych kompleksowych prób wyjaśnienia, jak działa mechanizm przyciągania alkoholu w organizmie modelowym. Pokazuje również, jak ważne jest uwzględnienie modeli zwierzęcych i naturalnego zachowania zwierząt w badaniach procesów fizjologicznych i behawioralnych” - podsumował kierownik Wydziału Neuroetologii Ewolucyjnej w Instytucie Maksa Plancka i współautor badania prof. Bill Hansson.

Anna Bugajska (PAP)

abu/ agt/