Новое исследование Западного университета показало, что картофельные жуки могут разрушать и наращивать мышцы по требованию, что позволяет им сохранять энергию в течение зимы.
В исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, группа физиологов насекомых из Западного университета показала, что впадающие в спячку колорадские жуки разрушают митохондрии в собственных летательных мышцах, готовясь к суровому зимнему климату.
Митохондрии, которые часто называют энергетическим центром клетки, обычно обеспечивают энергию для полета и метаболизма. В мышцах человека митохондрии разрушаются, когда они не используются (например, у космонавтов, проводящих длительное время в невесомости), и требуют физических упражнений для стимулирования роста.
Однако, в отличие от людей, эти жуки спонтанно восстанавливают свои митохондрии по требованию и готовят свои мышцы к полету весной.
“Мы знаем, что многие животные пытаются сохранить энергию и снизить скорость обмена веществ зимой, отказываясь от своих митохондрий. Поэтому казалось простым экспериментом показать, что низкая скорость метаболизма, которую мы измеряли у этих зимующих жуков, связана с изменениями в функционировании митохондрий”, — рассказывает Брент Синклер, профессор западных наук, возглавлявший исследование.
Но когда бывшая аспирантка Запада Джеки Лебензон измерила скорость метаболизма митохондрий в лаборатории, она ничего не обнаружила.
“Мы думали, может быть, прибор не работает, или мой образец повреждает митохондрии, но в конце концов я использовала электронный микроскоп, чтобы посмотреть на мышечные клетки, и обнаружила, что почти все митохондрии исчезли. Полностью исчезли”, — делится Лебензон.
Когда митохондрии исчезают при болезни, это обычно происходит в результате необратимого процесса, называемого митофагией. Иногда этот процесс можно обратить вспять с помощью физических упражнений.
Синклер и Лебензон показали, что митофагия действительно приводит к исчезновению митохондрий, но когда они посмотрели на жуков в конце зимы, все митохондрии вернулись, хотя жуки не напрягали ни одной мышцы.
“Эта способность просто выращивать митохондрии для всей мышцы является совершенно новой и объясняет, как жуки могут сохранять энергию всю зиму, а весной быть готовыми к полету и спариванию”, — пояснили ученые.
Команда пока не знает, все ли впадающие в спячку насекомые используют эту стратегию для экономии энергии, но открытие имеет непосредственные последствия для понимания того, как регулируются митохондрии у насекомых – и как исследователи могут манипулировать этим регулированием в контексте некоторых мышечных заболеваний.
