Когда головастики всего лишь головастики, они ненасытные едоки, сгрызающие все растительное вещество на своем пути.
Теперь исследование Мичиганского университета показало, что эта ненасытность связана с тем, что гормональные и нервные тормоза для их еды отсутствуют на этой стадии развития.
Одним из выводов нашей работы является то, что на стадии головастиков, до того, как они начнут метаморфоз, у них нет ни одного из этих гомеостатических отрицательных регуляторов потребления пищи: положение», - сказал ведущий автор Роберт Денвер.«Это позволяет головастикам как можно быстрее достичь минимального размера тела для метаморфоза. Если вы понаблюдаете за некоторыми видами головастиков во время еды, они будут похожи на крошечных пираний».
Но как только они готовятся прыгнуть в лягушатник, лептин, гормон, вырабатываемый жиром, который сигнализирует о запасах энергии в мозг и подавляет чувство голода, у головастиков всплескивает. Этот всплеск лептина может сигнализировать мозгу о том, что у головастиков достаточно запасов энергии, чтобы пройти изнурительный процесс метаморфоза.
Всплеск лептина непосредственно перед началом метаморфоза помогает созревать областям мозга, которые контролируют выработку гормонов и потребление пищи. По мере того, как животное проходит через метаморфоз, его мозг развивает способность реагировать на лептин, прекращая питание. Это действие лептина важно для головастиков, потому что им нужно приостановить прием пищи в кульминационный момент метаморфоза, чтобы их тела могли перестроить свой кишечник.
Кишечник перестроен из метровой системы, которая переваривает вегетарианскую диету, в гораздо более короткую кишку, которая переваривает только продукты животного происхождения. Это время - сложный баланс, чтобы найти правильный баланс, - говорит Денвер, профессор и заведующий кафедрой молекулярной, клеточной и биологии развития Университета штата Массачусетс.
"Большинство исследований подтверждают, что головастики извлекают выгоду из условий роста, потому что чем вы крупнее, тем меньше вероятность того, что вас съедят хищники, и вы станете более эффективным хищником, когда станете лягушкой", он сказал. «С другой стороны, если среда обитания личинок неблагоприятна - если есть много хищников или если она будет высыхать, головастики рано начнут метаморфоз».
Чтобы проверить, не лептин ли останавливает питание мозга головастиков, Денвер и его команда ввели одной группе головастиков контрольный физиологический раствор. Другой группе головастиков сделали инъекцию лептина. Головастики, которым вводили физиологический раствор, продолжали есть, но головастики с инъекцией лептина полностью прекращали. Это происходило у головастиков, переживавших метаморфоз, но не у более молодых головастиков.
Исследователи также продемонстрировали, что лептин контролирует подавление питания при метаморфическом кульминационном моменте, когда кишечник перестраивается, чтобы поддерживать плотоядную диету. Они сделали это, заблокировав сигнал лептина в мозгу головастиков, что заставило головастиков возобновить питание.
Денвер говорит, что есть интересные параллели между этим процессом у земноводных и у млекопитающих. Точно так же новорожденные крысы жадно питаются (сосут грудью) до тех пор, пока не активируется лептин, и в этот момент у них развивается отрицательный гомеостатический контроль, чтобы они не переедали. Это позволяет гипоталамусу, области мозга, контролирующей питание, созреть и подготовить крысу к приему твердой пищи.
«То, что происходит с головастиком амфибии, является очень древним процессом - это гормональный процесс развития, который контролирует время развития схемы нейронного питания, что также влияет на переходы в жизненном цикле», - сказал Денвер.«У головастика, по сравнению с млекопитающими, морфологические изменения гораздо более драматичны».
Исследование группы опубликовано в Proceedings of the Royal Society B.