Що ожирілі плодові мухи можуть сказати нам про еволюцію холодостійкості

Дослідники припустили, що міграція у вищі, холодніші широти може призвести до еволюції швидкозгораючих метаболізмів, які зберігають клітини теплими в прохолодних умовах, підвищуючи толерантність до холоду. 10 квітня в «Клітині розвитку» дослідники показують, що ген під назвою THADA, який раніше був визначений одним із ключових генів у людини, який відрізняється у людей від арктичних широт та людей із тропічних широт, допомагає мухам спалювати енергію з жиру. Коли ген вибивається у мух, вони страждають ожирінням і спалюють менше енергії. Ця знахідка може бути ключем до раніше спостеріганих кореляційних зв'язків між широтами предків та метаболізмом у людей.

"Коли ви видаляєте THADA, тоді клітини зберігають більше жиру і виробляють менше тепла. Коли ви відновлюєте функцію THADA, клітини зберігають менше жиру і спалюють більше енергії", - пояснює співавтор дослідження Ауреліо Телеман з Німецького центру дослідження раку (DKFZ) у Гейдельберзі, Німеччина. "Це метаболічний регулятор, який впливає на баланс між тим, скільки енергії ваше тіло перетворює на жир, і скільки його спалюється".

Коли дослідники перевірили реакцію ожиріння мух на холод, помістивши їх у холодильник, вони виявили, що вони менш здатні впоратися. При температурі близько замерзання плодові мухи "пропадають", але коли дослідники повертали холодно знерухомлених мух у тепліше приміщення, нокаут-мухам THADA потрібно було більше часу, щоб "прокинутися", ніж їх аналоги дикого типу. Цей результат здивував співавтора дослідження Олександру Морару з DKFZ. "Ми підозрювали, що товстіші тварини матимуть кращу ізоляцію і будуть більш стійкими до холоду, але в цьому випадку вони були більш чутливими до холоду", - каже вона.

Однак той факт, що мухи з повільнішим метаболізмом вимагали більше часу для відновлення від холоду, має більший сенс у світлі спостережуваної кореляції між тропічними широтами та ожирінням. У теплих регіонах тепло від спалювання жиру не так важливо для виживання, як у холодному кліматі. Повні мухи, які мають повільніший метаболізм, спалюють менше енергії і, отже, не можуть так швидко адаптуватися до холодного середовища.

Звичайно, люди та фруктові мухи досить сильно відрізняються, коли справа стосується анатомії, що ускладнює порівняння ожиріння людини та зберігання жиру плодових мух. "На відміну від людей, у мух екзоскелет, а це означає, що зовні вони мають твердий панцир, і це обмежує, наскільки вони можуть розширюватися", - пояснює Телеман. "Отже, якщо ви просто подивитеся на жирну муху ззовні, важко помітити якусь різницю, але тоді, якщо її розкрити і заглянути всередину, ви зможете побачити, що в животі є ще купа жиру".

Однак є підстави думати, що метаболізм людини та мух досить схожий на клітинному рівні. Попередні дослідження на мухах виявили метаболічні гени, які виявились чудовими предикторами схильності до ожиріння у людей. Крім того, коли попереднє дослідження популяційної генетики порівнювало геноми жителів Сибіру з геномами людей з нижніх широт Південно-Східної Азії, вони виявили, що THADA був одним із генів, в якому ці дві популяції найбільше розходилися. Однак до цього дослідження вчені не були впевнені, в чому полягає функція THADA.

У цьому дослідженні ожиріння нокаутованих мух THADA було врятовано як тоді, коли дослідники відновили функцію THADA плодових мух, так і коли вони додали людський THADA до геномів мух, припускаючи, що THADA має однаковий метаболічний ефект як у ссавців, так і у плодових мух. "Існують усі натяки на те, що THADA, ймовірно, буде важливим регулятором метаболізму і у ссавців", - говорить Телеман.

Команда продовжує цю гіпотезу, співпрацюючи з британською лабораторією для вивчення функції THADA у мишей.