مگس‌های میوه دارای گیرنده چشایی تشخیص مواد قلیایی هستند

پژوهشگران نوع کاملاً جدیدی از گیرنده‌های چشایی را کشف کردند که به مگس سرکه یا مگس میوه (Drosophila melanogaster) اجازه می‌دهد تا مواد قلیایی (مواد دارای pH بالا) را تشخیص دهد و از غذاها و سطوح سمی اجتناب کند. امیلی لیمان، زیست‌شناس اعصاب از دانشگاه کالیفرنیای جنوبی در لس‌آنجلس می‌گوید یافتن گیرنده جدید در چنین جانوری که بسیار مورد مطالعه قرار گرفته است، غیرمنتظره است.

به‌گفته‌ی لای رن، زیست‌شیمی‌دان مؤسسه جانورشناسی کونمینگ در آکادمی علوم چین، این کشف که اخیراً در مجله‌ی Nature Metabolism منتشر شد، احتمالاً می‌تواند به انجام پژوهش‌های آینده درمورد مکانیسم‌های فیزیولوژیکی زیربنای تشخیص طعم قلیایی در موجودات دیگر کمک کند.

بیشتر جانوران در محدوده باریکی از pH عمل می‌کنند، به‌طوری‌که تشخیص اسید و باز برای بقای آن‌ها مهم است. به‌گفته‌ی لای، مطالعات چند دهه گذشته گیرنده‌ها، سلول‌ها و مدارهای عصبی را که در تشخیص مزه‌های ترش و اسیدی نقش دارند (pH پایین)، به‌طور دقیق مشخص کرده‌اند، اما تشخیص مواد قلیایی به‌خوبی بررسی نشده است. برخی از مطالعات ابتدایی در انسان‌ها و گربه‌ها نشان می‌دهد (اما ثابت نمی‌کند) که این موجودات ممکن است دارای توانایی تشخیص طعم قلیایی باشند.

نیچر می‌نویسد پژوهشگران در مطالعه‌ی جدید خود بررسی کردند که آیا مگس‌ها گیرنده خاصی برای pH بالا دارند، زیرا مطالعات گذشته نشان داده بود که این حشرات می‌توانند طیف وسیعی از طعم‌ها را حس کنند.

یالی ژانگ، عصب‌زیست‌شناس مرکز حواس شیمیایی مونل در فیلادلفیا و همکارانش، برای آزمایش ترجیح مگس‌ها برای غذاهای دارای سطوح pH مختلف، ظرف حاوی ژل شیرین را به آن‌ها ارائه دادند که pH نیمی از آن خنثی بود و نیم دیگر با هیدروکسید سدیم مخلوط شده بود تا قلیایی شود. هر نیمه همچنین با رنگ قرمز یا آبی مخلوط شده بود. پس از خوردن ژل مورد علاقه، شکم شفاف مگس‌ها به رنگ قرمز، آبی یا بنفش (اگر از هر دو می‌خوردند) درمی‌آمد.

پژوهشگران دریافتند که هرچه pH غذای قلیایی بالاتر باشد، مگس‌ها بیشتر از آن صرف‌نظر می‌کنند و سراغ غذای خنثی‌تر می‌روند. اما گروهی از مگس‌ها در تشخیص بین دو وعده غذایی عملکرد خوبی نداشتند. غربالگری این مگس‌ها نشان داد آن‌ها دارای جهش در ژنی به نام آلکالیفیل‌ (یا به اختصار آلکا) هستند. مشخص شد این ژن در نورون‌های چشایی موجود در نوک گوشتی خرطوم آن‌ها (معادل زبان پستانداران) و همچنین در سلول‌های انتهای پاها و شاخک‌های آن‌ها فعال است.

پژوهشگران با انجام مطالعات سلولی دریافتند که ژن آلکا پروتئین گیرنده‌ای را بیان می‌کند که فعالیت طبیعی آن توسط محلول‌های قلیایی تحریک می‌شود. در حضور باز، پروتئین گیرنده کانالی را در غشای سلولی باز می‌کند تا یون‌های کلرید دارای بار منفی از نورون خارج شوند و فوراً پیامی را به مغز مگس منتقل کنند تا از غذا اجتناب کند. لیمان می‌گوید بیشتر گیرنده‌های حسی شامل کانال‌هایی هستند که حرکت یون‌های با بار مثبت را به درون سلول کنترل می‌کند و نه اینکه خروج یون‌های دارای بار منفی را به خارج از نورون کنترل کنند.

فعال کردن مصنوعی سلول‌های بیان‌کننده ژن آلکا با استفاده از تکنیک اپتوژنتیک موجب شد حشرات ظاهراً با این تصور که محلول قندی بیش از حد قلیایی است، خرطوم خود را از آن بیرون بکشند.

لیمان می‌گوید این یافته خاص احتمالاً به‌طور مستقیم برای مهره‌داران کاربردی ندارد، زیرا آن‌ها ژن آلکا ندارند. او می‌گوید، اگرچه انسان‌ها و مگس‌ها می‌توانند طعم‌های مشابهی نظیر طعم شیرین، تلخ و ترش را احساس کنند، برای این کار از گیرنده‌های متفاوتی استفاده می‌کنند. با‌این‌حال مطالعه می‌تواند محرک انجام پژوهش‌هایی در این زمینه باشد که آیا مهره‌داران دارای انواع مشابهی از گیرنده‌های کلرید هستند و اینکه آیا طعم متمایز قلیایی را تشخیص می‌دهند.

لیمان می‌گوید کشف جدید در مگس‌ها می‌تواند دراین‌باره که این حشرات چگونه به نشانه‌های محیطی واکنش نشان می‌دهند، برای مثال در تصمیم‌گیری برای انتخاب محل تخم‌گذاری و همچنین در زمینه‌ی کنترل آفات، بینش‌های جدیدی فراهم کند.