นักวิจัยหันไปหาแมงกะพรุนและแมลงวันผลไม้เพื่อสำรวจแรงจูงใจในการให้อาหารและให้แสงสว่างใหม่เกี่ยวกับกลไกที่เกี่ยวข้องกับการควบคุมการให้อาหาร

ที่มา:มหาวิทยาลัยโทโฮคุการวิจัยที่คุ้มค่าหลายทศวรรษได้แสดงให้เห็นว่าแรงจูงใจในการให้อาหาร เช่น ความหิวและความรู้สึกอิ่ม ถูกควบคุมโดยฮอร์โมนและโปรตีนขนาดเล็กที่เรียกว่านิวโรเปปไทด์ พบได้ในสิ่งมีชีวิตหลายประเภท เช่น มนุษย์ หนู และแมลงวันผลไม้

• บทความอื่น ๆ : kendalljazz.com

เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นอย่างแพร่หลายดังกล่าวชี้ให้เห็นถึงต้นกำเนิดวิวัฒนาการร่วมกัน ในการสำรวจปรากฏการณ์นี้ กลุ่มวิจัยได้หันมาใช้แมงกะพรุนและแมลงวันผลไม้ และค้นพบผลลัพธ์ที่น่าประหลาดใจ

แม้ว่าแมงกะพรุนจะมีบรรพบุรุษร่วมกันกับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเมื่ออย่างน้อย 600 ล้านปีก่อน แต่ร่างกายของแมงกะพรุนนั้นเรียบง่ายกว่า พวกมันมีระบบประสาทแบบกระจายที่เรียกว่าตาข่ายประสาท ซึ่งต่างจากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่มีโครงสร้างที่เป็นรูปธรรมมากกว่า เช่น สมองหรือปมประสาท ถึงกระนั้น แมงกะพรุนยังมีพฤติกรรมที่หลากหลาย รวมถึงกลยุทธ์การหาอาหารที่ซับซ้อน พิธีกรรมการผสมพันธุ์ การนอนหลับ และแม้แต่การเรียนรู้

แม้ว่าพวกมันจะอยู่ในตำแหน่งที่สำคัญในต้นไม้แห่งชีวิต แต่สิ่งมีชีวิตที่น่าทึ่งเหล่านี้ยังคงไม่ได้รับการศึกษา และแทบไม่มีใครรู้เกี่ยวกับวิธีที่พวกมันควบคุมการบริโภคอาหาร

กลุ่มซึ่งนำโดย Hiromu Tanimoto และ Vladimiros Thoma จาก Graduate School of Life Sciences ของมหาวิทยาลัย Tohoku มุ่งเน้นไปที่ Cladonema ซึ่งเป็นแมงกะพรุนขนาดเล็กที่มีหนวดแตกแขนงที่สามารถเลี้ยงได้ในห้องปฏิบัติการ แมงกะพรุนเหล่านี้ควบคุมปริมาณการกินตามความหิว

“ประการแรก เพื่อทำความเข้าใจกลไกกี่ยวข้องกับการควบคุมการให้อาหาร เราได้เปรียบเทียบรูปแบบการแสดงออกของยีนในแมงกะพรุนที่หิวโหยและถูกป้อนอาหาร” ทานิโมโตะกล่าว

“สภาวะการให้อาหารเปลี่ยนระดับการแสดงออกของยีนหลายตัว รวมถึงยีนบางตัวที่เข้ารหัสนิวโรเปปไทด์ จากการสังเคราะห์และทดสอบนิวโรเปปไทด์เหล่านี้ เราพบ 5 ชนิดที่ลดการกินอาหารของแมงกะพรุนที่หิวโหย”

จากนั้น นักวิจัยได้ศึกษาเกี่ยวกับวิธีที่นิวโรเปปไทด์ -GLWamide ดังกล่าวควบคุมการให้อาหาร การวิเคราะห์พฤติกรรมโดยละเอียดพบว่า GLWamide ยับยั้งการสั้นลงของหนวด ซึ่งเป็นขั้นตอนสำคัญในการย้ายเหยื่อที่จับได้เข้าสู่ปาก เมื่อนักวิจัยติดฉลาก GLWamide พวกเขาพบว่ามีอยู่ในเซลล์ประสาทสั่งการที่อยู่บริเวณฐานหนวด และการป้อน GLWamide เข้าไปทำให้ระดับ GLWamide เพิ่มขึ้น

สิ่งนี้นำไปสู่ข้อสรุปว่าใน Cladonema นั้น GLWamide ทำหน้าที่เป็นสัญญาณความอิ่ม ซึ่งเป็นสัญญาณที่ส่งไปยังระบบประสาทเพื่อระบุว่าร่างกายได้รับอาหารเพียงพอแล้วภารกิจของนักวิจัยในการสำรวจความสำคัญเชิงวิวัฒนาการของการค้นพบนี้ไม่ได้หยุดเพียงแค่นั้น พวกเขาหันไปหาสายพันธุ์อื่นแทน รูปแบบการกินอาหารของแมลงวันผลไม้ถูกควบคุมโดยนิวโรเปปไทด์ไมโออินฮิบิทอรีเปปไทด์ (MIP)

นี่แสดงให้เห็นแมงกะพรุนแมงกะพรุน Cladonema pacificum เครดิต: ฮิโรมุ ทานิโมโตะแมลงวันผลไม้ขาด MIP กินอาหารมากขึ้น อ้วนในที่สุด ที่น่าสนใจคือ MIP และ GLWamide มีความคล้ายคลึงกันในโครงสร้าง โดยบ่งชี้ว่ามีความเกี่ยวข้องกันผ่านวิวัฒนาการ

“เนื่องจากฟังก์ชันของ GLWamide และ MIP ได้รับการอนุรักษ์แม้จะมีความแตกต่างเป็นเวลา 600 ล้านปี สิ่งนี้ทำให้เราต้องไตร่ตรองว่าเป็นไปได้หรือไม่ที่จะแลกเปลี่ยนทั้งสองอย่าง” Thoma กล่าว “และเราทำอย่างนั้นจริงๆ โดยให้ MIP กับแมงกะพรุนก่อน จากนั้นจึงแสดง GLWamide ในแมลงวันที่ไม่มี MIP”

น่าประหลาดใจที่ MIP ลดการให้อาหาร Cladonema เช่นเดียวกับที่ GLWamide มี นอกจากนี้ GLWamide ในแมลงวันยังช่วยขจัดการกินมากผิดปกติของพวกมัน ซึ่งชี้ไปที่การอนุรักษ์การทำงานของระบบ GLWamide/MIP ในแมงกะพรุนและแมลง

Tanimoto ตั้งข้อสังเกตว่าการวิจัยของพวกเขาเน้นถึงต้นกำเนิดวิวัฒนาการเชิงลึกของสัญญาณความอิ่มที่อนุรักษ์ไว้และความสำคัญของการควบคุมวิธีการเปรียบเทียบ “เราหวังว่าวิธีการเปรียบเทียบของเราจะสร้างแรงบันดาลใจในการตรวจสอบบทบาทของโมเลกุล เซลล์ประสาท และวงจรในการควบคุมพฤติกรรมภายในบริบทวิวัฒนาการที่กว้างขึ้น”