Чем похожи человек и плодовая муха дрозофила?

В жаркие летние дни вы можете заснуть посреди дня. В некоторых частях мира считается культурной нормой планировать «сиесты» и закрывать предприятия в самые жаркие часы. Как оказалось, за этими решениями не просто прихоть сотрудников и работодателей, а обоснование, основанное на знаниях биологии. В России, к примеру, при температуре от 29 градусов и выше (на улице) и в том случае, если помещения не оборудованы кондиционерами воздуха, рабочий день сокращается на 1 час.

Очевидно, что температура влияет на поведение человека, его психологические реакции — от аппетита и особенности приема пищи, физической активности — до циклов сна и бодрствования. Заметно, что в жарком летом или сильно натопленном жилом помещении некомфортно спать — сон не идет, вы можете многократно «взбивать» подушку и просыпаетесь «разбитым», как будто не спали.

Разумеется, надо отличать понятия «душно», «жарко» (или, как частный вариант, «угарно», к примеру, при топке натуральной, не электрической печи или камина), но в любом случае результат будет связан с дискомфортом. С другой стороны, как от холода, так и от жары сон прерывается. Но вставать с постели холодным утром, относительно жаркой ночи, намного приятнее.

Несомненно, есть среди нас люди, которые переносят жару лучше, чем холод. Эти предположения субъективны и относительны. Привыкнув спать в комнате с относительно высокой температурой воздуха, любители жаркого климата могут не чувствовать дискомфорт. А «северянам» — наоборот, хочется воздуха посвежее.

Также замечено, что повышенный вес человека способствует дискомфорту для качественной жизнедеятельности, приводит к потребности свежего воздуха; условно тучные люди любят спать с приоткрытыми окнами даже зимой. При наличии разных мнений в качестве рефлексии на эту сентенцию скажу, что связь между сенсорными нейронами в многоплановой нервной системе человека и нейронами, контролирующими цикл сна, до конца не изучена.

В частности, установлено, что плодовые мушки дрозофилы (которых известно 1529 видов), колонизировавшие почти всю планету, прекращают активную деятельность — «засыпают» — в середине жаркого дня. Муха Дрозофила фруктовая (Drosophila melanogaster) — наиболее изученный вид дрозофил, ее геном отсеквенирован. Поскольку дрозофила имеет собственную температуру, на 9 градусов Цельсия отличающуюся от температуры здорового человека, первых изучают в исследованиях с целью лучше понять температурное влияние на жизнедеятельность человека.

Ученые определили нейрон, который регулирует сон и активность дрозофилы под влиянием высоких и низких температур. Вопрос о наличии у мух мозга и нейронных связей дискуссионный, хотя некоторые ученые утверждают, что мозг дрозофилы содержит порядка 100 000 клеток. Речь идет о влиянии колебания температуры на клеточном уровне, на изменение в клеточной структуре, приводящего к изменению в состоянии организма и поведенческих реакциях. Наличие клеточной структуры организма безусловно доказано у людей и у мух.

Плодовые мушки являются моделью для изучения гипотез: как и почему мы спим, как естественный сон влияет на мозговую активность и отдых организма. Потому что дрозофила стабильно существует в природном режиме — не нарушает его спонтанно, как это делают люди, когда изменяют традиционный график работы и отдыха или используют ночь для того, чтобы заняться какими-то делами вместо сна.

Опыты на мухах позволяют изучать влияние внешних факторов, таких как свет, воздействие вибрацией, электротоком и др., на живой организм. Реакции мух на изменения температуры окружающего воздуха способствуют их адаптации к смене времен года.

Вообще влияние температуры на сон может быть экстремальным: некоторые животные имеют нормальный сезонный сон при соответствующей температуре — вспомните медведя, впадающего в спячку; его специфические нейромозговые структуры определяют зависимость между температурой и центрами сна.

По экспериментам с мухами ученые идентифицировали рецепторы «абсолютного тепла», реагирующие на температуру выше 25 градусов Цельсия — комфортную температуру мухи.

Оказалось, что на изменение температуры неодинаково реагируют разные чувствительные клетки, изменяя взаимодействие, активность и химический состав, что проводит фруктовую муху дрозофилу к полуденному сну. Так внутренняя биохимическая реакция защищает их в самой жаркой части дня.

У человека тоже определены нейронные связи, называемые коннектомом. Предположительно в мозгу существуют «центры сна», вырабатывающие определенные «команды» — позывы ко сну, связанные с изменением химического состава клеток. Воздействие на организм высоких и низких температур дает разные эффекты в физиологических связях и поведенческих реакциях. Это влияет на эволюционные процессы, основанные на циклах тепла и холода планеты Земля.

Поэтому изучение воздействия температуры на поведение и физиологию важно, чтобы уточнить влияние глобального потепления на жизнь и рефлексы адаптируемых видов живых существ.