Синхронизация тарелки с часами: ученые объяснили, как животные знают, что пришло время обеда

Фото: SciTechDaily

Вы когда-нибудь задумывались, почему животные, в том числе и люди, едят в определенное время суток? Оказывается, этому есть увлекательное научное объяснение, и ученые из Токийского университета Метрополитен недавно сделали несколько открытий, используя плодовых мушек в качестве объекта исследования, пишет SciTechDaily.

Они изучали, как наш ежедневный режим питания регулирует биологические часы, и сделали несколько интересных выводов.

Понимание суточных ритмов

Во-первых, важно знать, что многие животные, включая нас, имеют естественную склонность есть в определенное время каждого дня. На такое поведение влияют различные факторы окружающей среды, такие как количество света, температура, доступность пищи и присутствие хищников. Эти сигналы имеют решающее значение для выживания организма, поскольку они помогают оптимизировать пищеварение, метаболизм и общее самочувствие.

А вот здесь все становится еще интереснее. Время приема пищи тесно связано с так называемым суточным ритмом — суточным физиологическим циклом, общим для широкого круга организмов, от животных и растений до бактерий и водорослей.

Это как "главные часы", которые управляют нашей повседневной деятельностью. Но, кроме этих главных часов, организмы также имеют то, что ученые называют "периферийными часами", каждый из которых имеет свой собственный набор биологических путей.

На эти периферийные часы могут влиять внешние факторы, например, когда мы едим. Однако, как именно эти часы контролируют наши пищевые привычки, до сих пор остается загадкой.

Плодовые мушки прячут подсказку

Чтобы разгадать эту тайну, команда исследователей во главе с доцентом Канаэ Андо из Токийского столичного университета обратилась к плодовым мушкам как к модельному организму. Плодовые мушки имеют много общих черт с более сложными животными, что делает их ценным объектом для изучения.

Исследователи провели "CAFE-анализ" — метод, который предусматривал кормление мух через крошечную трубку, чтобы измерить потребление ими пищи в разное время суток. Они начали с изучения того, как мухи меняют свои пищевые привычки в ответ на свет.

Изучая питание мух в световом/темном цикле, предыдущая работа уже показала, что они едят больше днем, даже когда введены мутации в основные гены суточных часов, период (per) и вневременной (tim).

Вместо этих генов исследователи сосредоточились на гене, известном как "квазимодо" или "qsm". Этот ген производит светочувствительный белок, который контролирует работу часовых нейронов. Когда они снизили активность гена qsm, это существенно повлияло на дневной режим питания мух. Это открытие показывает, что ген qsm играет ключевую роль в синхронизации времени приема пищи со светом.

Часовые гены и паттерны питания

Интересно, что это не касается мух, которые питаются в постоянной темноте. Мухи с мутациями в основных генах суточных часов страдали от серьезных нарушений в ежедневном питании. Из четырех задействованных генов — period (per), timeless (tim), cycle (cyc) и clock (clk) — потеря cyc и clk была гораздо более серьезной.

На самом деле обнаружено, что clk/cyc необходим для создания бимодальных моделей питания, то есть периодов еды и голодания, особенно в метаболических тканях. Но как эти пищевые циклы согласовывались с естественными ритмами дня и ночи? Оказывается, гены молекулярных часов в нервных клетках играли важную роль в этой синхронизации.

Результаты этого исследования дают нам ценную информацию о том, как часы в организме, расположенные в разных частях тела, регулируют наши приемы пищи и согласовывают их с суточными ритмами. Понимание механизмов может пролить свет на поведение животных и даже привести к созданию инновационных методов лечения пищевых расстройств.

А потому это исследование — как кусочек пазла, который помогает нам лучше понять сложную взаимосвязь между нашими биологическими часами и нашими пищевыми привычками. Это небольшой шаг вперед в мире науки, но он имеет потенциал открыть новые двери в изучении поведения животных и улучшить наше понимание того, как работает наш организм.