Moucha má v tykadle přírodní tranzistor. Řídí sám sebe

24.03. 11:30 | Autor: Radek John

Vědci objasnili fungování molekulárního stroje v čichových buňkách octomilky. Dokáže se sám přizpůsobovat množství látky, kterou má detekovat. Dalo by se vnímat i jako druh krátkodobé paměti.

Lidské smysly se liší ve schopnosti adaptace. Rozdíl zná každý. Představte si, že se potřebujete koncentrovat na psaní článku nebo vyplňování formuláře daňového přiznání. Jenže na ostrůvek městské zeleně pod vaším oknem zaútočí komando zahradníků s křovinořezy. V takové chvíli by se vám hodilo vypnout sluch, což nejde. Když ale pracujete v nemocnici nebo v laboratoři, kde je cítit desinfekce nebo jiný nepříjemný pach, přestanete ho brzo vnímat. Adaptace čichu je praktická. Má ale i nevýhody. Můžete si zvyknout i na pach nějaké životu nebezpečné látky.

Hmyz to má zařízeno jinak a lépe. Jako hlavní čichový orgán používá tykadla. V nich jsou čichové buňky, které mají na svém povrchu vystavené receptory - buněčné antény, vyladěné k příjmu chemického signálu. Když se na receptor přilepí molekula látky, kterou má tykadlo cítit, spustí řetěz chemických reakcí. Ty nakonec způsobí nervový vzruch, jenž změní chování celého zvířete.

Dveře na heslo

Receptorů jsou tři druhy. Na první zapomeňte, nebude o něm vůbec řeč. Rozdíl ve druhých dvou spočívá právě ve schopnosti adaptace. Jeden se adaptuje a druhý ne. Receptory prvního typu se dokáží přizpůsobovat podílu molekul vnímané látky ve vzduchu. Umí ji zachytit i ve velmi malých koncentracích. Skupina vědců z Institutu Maxe Plancka v německé Jeně, vedená Meridem N. Getahunem, popisuje v časopise PLoS ONE, jak receptor funguje.

Čich slouží hmyzu i k hledání sexuálních partnerů.

Skládá se ze dvou hlavních kusů - vlastní antény a iontového kanálu, který vede skrz buněčnou membránu. Ta odděluje vnitřní prostředí buňky od vnějšího světa. Uvnitř a vně buňky je rozdílné množství elektricky nabitých částic, iontů. Proto mezi oběma prostředími panuje elektrické napětí. Změna napětí na buněčné membráně je princip vedení nervového vzruchu.

Buňky jí dosahují pomocí kanálů v membráně. Kanály pouští ionty dovnitř nebo ven, podle toho, jak se to zrovna hodí. V hmyzím čichovém receptoru se uvolňuje i látka jménem cAMP (cyklický adenosinmonofosfát). Je to jedna z hlavních signalizačních molekul, které buňka používá k řízení sebe sama.

Ananasová esence

Getahun a jeho spolupracovníci dráždili smyslové vlásky na povrchu tykadel vinných mušek octomilek obecných nepatrnými množstvími ethylbutyrátu, látky, odvozené od kyseliny máselné. Její vůně připomíná ananas. Použili běžné mouchy a mutanty, jejichž čichový receptor nereagoval na cAMP. Pak měřili změnu elektrického napětí v nervových buňkách uvnitř tykadla tenkými skleněnými elektrodami. Mutantní mouchy na vůni nereagovaly.

Jelikož byly jinak stejné jako mouchy nemutované, usuzují vědci, že receptor signalizuje pomocí cAMP sám sobě. Podle vědců připomíná tranzistor, základní součástku počítačů. Tranzistor dokáže zesilovat elektrický signál, který do něj přichází.

Molekulární stroj v muším tykadle jedná podobně. Když k němu přijde jeden slabý podnět, neudělá nic. Informace o něm se ale neztratí. Pokud přijde ještě jeden, receptor zareaguje a otevře iontový kanál. Způsobí změnu napětí buněčné membrány. To pak vyvolá nervový vzruch. Moucha se dozví, že by poblíž mohlo být něco k snědku.