Водная среда полна дразнящих химикатов, которые могут направить рыбу на пару или пищу. Теперь ученые в Японии идентифицировали обонятельный рецептор и схему мозга, которая улавливает запах аденозинтрифосфата, или АТФ. Хотя АТФ в основном известен тем, что несет энергию внутри клеток, он также является составной частью добычи рыб, таких как артемии и планктона. Недавно идентифицированный рецептор уникален для рыб и амфибий и является воротами для инициации кормового поведения у рыбок данио.
АТФ, как известно, вызывает нервную активность в носу у нескольких видов рыб, но точный рецептор, который активируется, и последующая передача сигналов в мозгу неизвестны. Лаборатория Ёсихиро Ёсихары в Институте исследований мозга RIKEN точно определила этот химический каскад. Их исследование было опубликовано в Current Biology 11 мая.
Рабы данио сильно притягиваются к АТФ и родственным соединениям аденозина, но без обонятельного эпителия - основного обонятельного слоя клеток в носу - АТФ уже не так привлекательна для рыб, что указывает на то, что это обоняние что ответственно. В отличие от других испытанных соединений, АТФ активировала нейроны в носу, которые имеют «грушевидную форму» и совершенно отличаются от других обонятельных сенсорных нейронов. Оттуда исследователи проследили нейронную активацию до одного конкретного большого клубочка или конвергенции аксонов и дендритов в обонятельной луковице мозга рыбок данио. Клубочек lG2 очень чувствителен к АТФ и близкородственным соединениям и, в свою очередь, передает информацию о запахе в области переднего мозга, которые отвечают за запуск соответствующего поведения при поиске пищи.
Когда исследователи искали генетический медиатор обоняния АТФ, они обнаружили новый ген аденозинового рецептора, который они назвали A2c, который экспрессируется в небольшом количестве грушевидных обонятельных сенсорных нейронов в носу рыбок данио.«Мы считаем, что рецептор, кодируемый этим геном, важен для обонятельного восприятия АТФ», - говорит руководитель исследовательской группы Йошихара.
Было обнаружено, что ген A2c сохраняется у всех видов рыб и амфибий, чьи геномы были секвенированы, но отсутствует у рептилий, птиц или млекопитающих, в то время как другие гены рецептора аденозина присутствуют у всех позвоночных. «Это говорит о том, что аденозиновый рецептор A2c выполняет весьма специфическую функцию у водных низших позвоночных, а именно - опосредовать поведение при поиске пищи для привлекательных молекул», - говорит Йошихара..
Интересно, что исследователи обнаружили, что рецептор A2c очень узко реагирует только на аденозин. Это означает, что АТФ в воде должен быть ферментативно расщеплен в носу рыбки данио, чтобы активировать рецептор. Авторы обнаружили, что ферменты и рецептор работают рука об руку, чтобы быстро воспринимать АТФ и передавать эту информацию в мозг. Этот механизм мог возникнуть очень рано в эволюции, чтобы позволить обнаруживать химические вещества, полученные из пищи, в водной среде с помощью обоняния.