Ученые из Оксфордского университета идентифицировали нейроны, отвечающие за копуляцию у самцов плодовой мушки дрозофилы (Drosophila melanogaster). Небольшая сеть нейронов находится в аналоге спиннного мозга дрозофилы и состоит из моторных нейронов, ингибиторных интернейронов и механочувствительных нейронов. Статья опубликована в журнале eLIFE.

У насекомых, в том числе дрозофил, существует жестко детерминированный ритуал ухаживания, состоящий из серии генетически запрограмированных движений. Ошибочное выполнение или пропуск любого пункта этой строгой программы может привести к тому, что спаривание не состоится. Ритуал ухаживания и спаривание контролируется экспрессией гена doublesex (dsx), который отвечает за половое поведение самцов и самок и определяет различия в их анатомии. У самцов дрозофил этот ген экспрессируется примерно в 650 нейронах, отдельные группы которых контролируют отдельные этапы ритуала ухаживания и спаривания. Несмотря на то, что само ухаживание и спаривание дрозофил описано в мельчайших деталях, конкретные нейроны, контролирующие их отдельные этапы, пока не идентифицированы.

Теперь авторам удалось найти цепь из экпрессирующих doublesex нейронов, которая контролирует непосредственно процесс спаривания у самцов дрозофилы. Эта цепь составлена примерно из 80 моторных нейронов и 150 ингибиторных интернейронов, находящихся в аналоге спинного мозга дрозофил — брюшной нервной цепи, и нескольких групп механочувствительных нейронов на половых органах. Моторные нейроны контролируют работу пениса дрозофилы, а ингибиторные нейроны тормозят работу моторных нейронов и позволяют прекратить половой акт. Механочувствительные нейроны при этом обеспечивают «обратную связь» во время спаривания, кооридинируя работу моторных и ингибиторных нейронов для создания правильного баланса между возбуждением и торможением.

Интересно, что отвечающая за копуляцию нейронная цепь, которую нашли авторы, никак не пересекается с найденными в предыдущих исследованиях  нейронными цепями, отвечающими за другие этапы размножения: выброс сперматозоидов и продолжительность копуляции. Иными словами, все эти сети состоят из разных нейронов. Вполне вероятно, что они каким-то образом взаимодействуют друг с другом, однако как именно это происходит, пока только предстоит выяснить. В дальнейших исследованиях авторы планируют выяснить, каким образом происходит координация всей системы: как комбинируются сигналы от нейронов, отвечающих за копуляцию, с сигналами от других внутренних органов самца, от самки и от окружающей среды.

Дрозофилы — один из самых детально изученных живых организмов. Так, недавно ученые создали полную модель нейрональных связей (коннектома) одного полушария мозга дрозофилы, включающий примерно 100 тысяч нейронов.

Автор: Софья Долотовская