С помощью зрительного пигмента родопсина личинки определяют температуру окружающей среды с точностью до градуса.
Личинки дрозофил под сканирующим электронным микроскопом (фото Steve Gschmeissner).
Личинки плодовых мушек дрозофил обладают сложной системой терморецепторов, которые позволяют им с точностью до градуса определять температуру окружающей среды. Часть терморецепторов работает за счёт белка TRP и занимается грубыми оценками температуры, то есть попросту отличает холод от жары. Вторая группа рецепторов отвечает за более тонкие измерения, за счёт которых личинки мух с точностью до градуса определяют температуру внутри комфортного диапазона 18–24 ˚C.
Именно этот класс терморецепторов и привлёк внимание учёных из Центра сенсорной биологии в Институте фундаментальных биомедицинских исследований Джонса Хопкинса.
Термочувствительные белки TRP и TRPА1, которые входят в состав рецепторов первого и второго классов, не сами воспринимают температуру извне. Они делают заключение по поступившей информации и дают сигнал к запуску той или иной реакции организма. Но если про белок «грубых» рецепторов — TRP — известно, что он получает информацию через так называемые G-белки (огромный класс мембранных белков, передающих сигналы с внешней стороны клеточной мембраны внутрь клетки или другим мембранным белкам), то откуда черпает данные белок более чувствительных рецепторов TRPA1? Вот именно, до сих пор наука этого не знала.
Учёные не стали перепроверять сотни разновидностей G-белков, выбрав довольно оригинальный путь: опираясь на предыдущие исследования, в которых термочувствительные белки участвовали в работе зрительных рецепторов, они пошли от обратного и сделали ставку на родопсин. Это один их известнейших белков, основа зрительных рецепторов огромного количества живых организмов.
Выяснилось, что личинки мух с выключенным геном родопсина не различают температуру внутри комфортного диапазона. Напротив, нормальные личинки с работающим геном по возможности выбирали 18 ˚C. При этом зрительная функция и термочувствительность родопсина никак не перекрывались: личинки предпочитали оптимальную температуру даже без освещения.
Столь сложная система терморецепторов, возможно, понадобилась дрозофилам, чтобы повысить «качество жизни» личинок — при более тщательном выборе температурных условий будущие мухи могут развиваться лучше. Впрочем, в любом случае умение одного белка работать на два таких разных фронта, как зрение и термочувствительность, удивительно само по себе.
