Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

"Элементы": новости науки

Подписаться Бесплатная «Золотая» новостная рассылка Подписчиков 12.995 RSS
←   Октябрь 2006   →
 1
 2
02.10.2006
08:40:24
16:20:40
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
13.10.2006
12:57:40
17:56:36
14
15
16
17
18
18.10.2006
17:43:11
20:08:22
19
20
21
22
23
23.10.2006
15:26:53
15:39:33
24
25
26
27
28
29
30
31


За последние 60 дней ни разу не выходила


Сайт рассылки: http://elementy.ru
Открыта: 09-05-2006

Автор
Редакция сайта "Элементы"

Статистика

12.995 подписчиков
-1 за неделю
←   Все выпуски   →

Мухи устают от общения


Публичные лекции фонда «Династия» на «Элементах»

Лауреат Нобелевской премии по физике 2004 года Дэвид Гросс. «Грядущие революции в фундаментальной физике».

Академик Владимир Игоревич Арнольд. «Сложность конечных последовательностей нулей и единиц и геометрия конечных функциональных пространств» (лекция опубликована в двух вариантах — популярном и математическом).

Дэвид Гросс: «Держу пари, что суперсимметрия будет открыта». Эксклюзивное интервью «Элементам».

Мухи устают от общения

02.10.2006

Трудно понять, что творится в душе мушки-дрозофилы, но некоторые тайны мушиного сознания уже начинают приоткрываться (фото с сайта www.biology.ualberta.ca)
Трудно понять, что творится в душе мушки-дрозофилы, но некоторые тайны мушиного сознания уже начинают приоткрываться (фото с сайта www.biology.ualberta.ca)

Группа американских ученых, проведя эксперименты на дрозофилах, показала, что длительность сна плодовой мушки зависит от интенсивности «общения» с собратьями: чем больше социальная группа, тем дольше последующий сон. В то же время у мушек, лишенных зрения и обоняния, продолжительность сна не изменяется, каким бы массовым ни было окружение. В тех же экспериментах удалось обнаружить, что в регуляции длительности сна участвует дофамин. Длительность сна изменяется под действием тех же генов, которые отвечают за формирование долговременной памяти.

Как было установлено исследованиями последнего десятилетия, практически все многоклеточные животные спят. Сон необходим не только человеку и его ближайшим эволюционным родичам-млекопитающим, но и черепахам, ящерицам, рыбам и даже мухам и тараканам (см. Наука во власти сна). Удивительно, что мухи, существа, так непохожие на человека, спят примерно столько же, 7-8 часов ночью и некоторое время короткими промежутками днем. Подобно высшим животным, мухи, укладываясь спать, устраиваются поудобнее, принимая специфическую позу, перестают двигаться и реагировать на внешние раздражители. Помимо этого, последние исследования показали, что у мух и млекопитающих в регуляции сна участвуют многие сходные гены и белки. Это дало основание группе американских ученых из Института нейробиологии в Сан-Диего и Вашингтонского университета ! в Сент-Луисе выбрать плодовых мушек дрозофил в качестве модельного объекта для изучения регуляции продолжительности сна.

Одним из факторов, влияющих на сон, является активность контактов с себе подобными. Чтобы проверить это предположение, ученые поставили ряд изящных экспериментов. Различное число мушек помещали в колбы, а после этого измеряли, сколько им потребуется спать. Одинокие мушки спали заметно меньше, чем их собратья (чтобы исключить эффекты различного генотипа сравнивались только родные братья и сестры). Правда, различие проявлялось только в длительности дневного сна, ночной сон не изменялся. Если мушку, утомленную общением, пересаживали в одиночную камеру, то вскоре сон ее укорачивался. И напротив, если скучающую одиночку помещали в коллектив, то последующий дневной сон у такой мушки удлинялся. При этом чем больше коллектив (а его размер изменяли от 4 до 100 особей), тем больше потребность в сне. То есть после интенсивного общения мухам требуется отдых. До чего это знакомо нам, людям, устающим от суеты повседневных встреч!

Вот такая длительность дневного и ночного сна у мушек, проведших день в одиночестве (I) и в коллективе (E). Хорошо заметно, что мушки, принужденные к коллективному общению, спят больше, чем их одинокие собратья. Рис. из цитируемой статьи в Science
Вот такая длительность дневного и ночного сна у мушек, проведших день в одиночестве (I) и в коллективе (E). Хорошо заметно, что мушки, принужденные к коллективному общению, спят больше, чем их одинокие собратья. Рис. из цитируемой статьи в Science

В следующей серии опытов исследователи проверили, какой канал связи наиболее эффективно изменяет продолжительность сна — другими словами, какие органы чувств вовлечены в общение в мушином коллективе. Оказалось, что у слепых мушек продолжительность сна после коллективного общения не изменяется. То же и у мушек, так или иначе лишенных обоняния. Зато у глухих мушек продолжительность сна зависит от величины коллектива примерно так же, как и у здоровых мух. Это означает, что зрение и обоняние, по-видимому, играют более важную роль в мушином общении, чем слух.

Какие биохимические механизмы лежат в основе такой изменчивости в длительности сна? Измерения показали, что в регуляции этого процесса участвует дофамин, один из нейромедиаторов мозга. В мозгу мушек-одиночек этого вещества было в три раза меньше, чем у членов большого коллектива. Роль дофамина в регуляции длины сна подтвердил и другой опыт: у мушек-мутантов с постоянно повышенным уровнем дофамина сон не укорачивается при переводе в одиночную камеру.

Известно также, что дофамин участвует в формировании долговременной памяти у различных животных, в том числе у беспозвоночных. Вспомним, например, что долговременную память нобелевский лауреат Эрик Кандель (Кэндел) (Eric R. Kandel) начал изучать на моллюсках (см. Лауреаты Нобелевской премии 2000 года по физиологии и медицине). Дофамин увеличивает количество другого сигнального вещества — циклического аденозинмонофосфата (цАМФ), тем самым вызывая каскад реакций, приводящих к изменению числа и конфигурации синапсов. Именно это и приводит к надежному запоминанию. Кратковременная память формируе! тся за счет других механизмов и без участия дофамина.

Так вот, выяснилось, что у мушек дрозофил, у которых тренировали долговременную память, тоже удлинялся дневной сон. Кроме того, некоторые гены, участвующие в формировании долговременной памяти у мух, влияют на продолжительность сна. Если мушек, переведенных из коллектива в «одиночку», сон укорачивался, то у мушек, мутантных по генам долговременной памяти, продолжительность сна не изменялась. Такой эффект показали 17 генов из 43, задействованных в долговременном научении. Большинство из этих 17 генов экспрессируются (работают) в грибовидных телах головного ганглия, тех самых, что контролируют интеллектуальные функции у насекомых (о функциях грибовидных тел у стрекоз можно прочитать здесь).

Таким образом, теперь ясно, что общение так же тяжело дается мушкам, как и людям, и требует усиленного отдыха. Из запутанной биохимической подоплеки этой взаимосвязи удалось вытащить конец одной ниточки — дофамин. К этой ниточке привязаны не только сон и социальная активность, но и долговременная память. Потянешь за один узелок — сдвинутся и другие. Понятно, что перед нами только начало исследований этого биохимического клубка, однако здесь ученым безусловно поможет хорошая изученность генома модельного объекта и обилие его мутантных вариантов.

P.S. Лично мне во время чтения этой статьи было любопытно, как же изучают долговременную память у мушек. Не заставлять же их читать наизусть «Бородино», выученное на стадии куколки. Оказалось, ученые нашли хитроумное решение. Долговременная память у самцов мушек формируется, например, в результате удачного или неудачного ухаживания за самками. Отвергнутые самцы (которым экспериментаторы нарочно предлагали поухаживать, к примеру, за уже оплодотворенными самками), надолго запоминают свои сексуальные неудачи и в дальнейшем менее охотно ухаживают даже за готовыми к размножению самками. Именно эту память и использовали специалисты в описанном исследовании.

Источник: Indrani Ganguly-Fitzgerald, Jeff Donlea, Paul J. Shaw. Waking Experience Affects Sleep Need in Drosophila // Science, 2006. V. 313. № 5794. P. 1775–1781.

См. также:
William J. Joiner, Amanda Crocker, Benjamin H. White, Amita Sehgal. Sleep in Drosophila is regulated by adult mushroom bodies // Nature, 2006. V. 441, p. 757-760 (8 June 2006) — здесь рассказано, какие биохимические каскадные реакции задействованы в цепочке «цАМФ—длительность сна», а также очерчен плацдарм этих действий — грибовидные тела нервного ганглия у мушки.

Елена Наймарк

Эта новость на «Элементах»
 

Предыдущие новости

29.09 Плазменные ускорители преодолели рубеж в 1 ГэВ

Физики из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли и Оксфордского университета существенно повысили эффективность лазерно-плазменного ускорения электронов. Эти исследования приближают создание нового поколения мощных и в то же время компактных электронных ускорителей высоких энергий, разгоняющих эти частицы не в глубоком вакууме, а в плазме.

28.09 Юные австралопитеки были добычей хищных птиц

Южноафриканский антрополог Ли Бергер, переисследовав найденный в 1924 году череп знаменитого «ребенка из Таунгса», пришел к выводу, что юный австралопитек стал жертвой крупной хищной птицы. Об этом свидетельствуют характерные повреждения глазниц. Ранее считалось, что убийцей «Таунгс-бэби» был крупный хищник из семейства кошачьих.

27.09 Водородные связи можно изучать с помощью силы трения

Между двумя твердыми поверхностями может образовываться сеть из водородных связей, которая живет по своим особым законам. Измеряя зависимость силы трения от скорости, можно изучать плавление и рекристаллизацию этой сети.

27.09 Одна из «стандартных свеч» астрономов оказалась в два раза ярче

Считается, что критическая масса и мощность взрыва любой сверхновой типа Ia примерно одинаковы, а значит, неизменна и их яркость. Отыскав в далекой галактике сверхновую типа Ia и сравнив наблюдаемую яркость вспышки с расчетной, астрофизики определяют расстояние до галактики. Однако относящаяся к этому типу сверхновая SNLS-03D3bb, открытая в 2003 году, оказалась в два раза ярче «общепринятой» нормы.

26.09 Гренландия всё быстрее теряет свой лед

Ежегодно около 250 миллиардов тонн гренландского льда превращается в воду, которая стекает в Атлантический океан. Оценить масштаб этого явления позволили регулярные наблюдения за массой ледового покрова острова, проводимые с 2002 года при помощи двух искусственных спутников, расстояние между которыми меняется в зависимости от аномалий гравитации.

26.09 «Дочка Люси» ходила как человек, а лазила по деревьям и думала как обезьяна

Изучение самого древнего и самого полного скелета детеныша австралопитека, обнаруженного в декабре 2000 года в Восточной Эфиопии, подтвердило, что афарские австралопитеки были двуногими существами с почти человеческой нижней частью тела, сохранившими много обезьяньих черт в строении рук и черепа.

25.09 Плавление атомных ядер происходит в два этапа?

Применение голографической дуальности между теорией сильных взаимодействий и теорией гравитации привело к поразительному открытию: плавление атомных ядер может происходить в два этапа.

25.09 Анализ митохондриальной ДНК подтвердил древнее происхождение и долгую изоляцию коренных австралийцев

Анализ митохондриальной ДНК австралийских аборигенов подтвердил, что Австралия была заселена уже не менее 40 тысяч лет назад. Но в последующие эпохи австралийцы были отрезаны от остального человечества. Никаких свидетельств позднейших миграций из соседних регионов в Австралию или в обратном направлении исследователи не обнаружили.

22.09 Вселенная открылась для школьников

В России стартовала британско-российская образовательная программа «Привлечение молодежи в науку: Телескопы Фолкеса». 24 школьных коллектива в Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде, Екатеринбурге и Самаре получили бесплатный дистанционный доступ к телескопам Фолкеса, чтобы вести наблюдения за Вселенной.
В избранное