Một số động vật cảm nhận được cấu trúc sạn trong thức ăn của chúng

Có nhiều thứ để thưởng thức hơn là hương vị. Hãy để kem tan chảy và lần sau khi lấy nó ra khỏi tủ đông, bạn sẽ thấy cấu trúc của nó bị đóng băng thay vì lớp kem mềm mịn như quen thuộc. Mặc dù hương vị của nó không thay đổi, nhưng hầu hết mọi người nhất trí rằng món tráng miệng này kém ngon hơn.

Trường Đại học California (UC), Giáo sư Craig Montell tại Santa Barbara và Qiaoran Li, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ đã công bố một nghiên cứu trên tạp chí Current Biology về mô tả đầu tiên cách một số loài động vật cảm nhận được cấu trúc trong thức ăn dựa trên độ sạn so với độ mịn. Họ phát hiện ra rằng, ở ruồi giấm, một kênh cảm ứng cơ học chuyển tiếp thông tin này về cấu trúc của thực phẩm.

Kênh, được gọi là TMEM63, là một phần của lớp thụ thể xuất hiện trong các sinh vật từ thực vật sang người. Kết quả là, những phát hiện mới có thể giúp làm sáng tỏ một số sắc thái về vị giác của chúng ta.

Montell: “Tất cả chúng tôi đều đánh giá cao cấu trúc thực phẩm ảnh hưởng đến sự hấp dẫn của thực phẩm”. Duggan, giáo sư xuất sắc tại Khoa Sinh học Phân tử, Tế bào và Phát triển cho biết "Nhưng đây là điều mà chúng tôi chưa hiểu rõ lắm".

Li và Montell tập trung vào ruồi giấm để nghiên cứu các cơ chế phân tử và tế bào đằng sau ảnh hưởng của sạn đối với cảm giác ngon miệng của thực phẩm. Montell nói: “Chúng tôi nhận thấy rằng chúng cũng như chúng ta, có sở thích ăn uống bị ảnh hưởng do đặc điểm cấu trúc này. Họ đã nghĩ ra một thử nghiệm mùi vị, trong đó họ thêm các hạt nhỏ có kích thước khác nhau vào thức ăn có đường và phát hiện ra rằng ruồi thích các hạt có kích thước cụ thể hơn.

Trong nghiên cứu trước đây, Montell và nhóm của ông đã làm sáng tỏ các sắc thái khi trải nghiệm  cảm giác của hương vị. Năm 2016, họ đã tìm ra một kênh cho phép ruồi cảm nhận được độ cứng và độ nhớt của thức ăn bằng chuyển động của những chiếc lông nhỏ trên lưỡi hay còn gọi là thùy vòi (thùy ở đầu vòi của côn trùng dùng để hút chất lỏng). Gần đây hơn, họ đã phát hiện ra cơ chế mà nhiệt độ mát làm giảm cảm giác ngon miệng.

Giờ đây, các nhà nghiên cứu đã tìm cách xác định một thụ thể cần thiết để cảm nhận sâu sắc. Họ đã tìm ra một kênh kích hoạt cơ học được kích hoạt khi các hạt bẻ cong nhẹ lông vị giác của ruồi. Tuy nhiên, sự bất hoạt của các thụ thể đã biết không ảnh hưởng đến sự ưa thích đối với thực phẩm dựa trên độ mịn và sạn.

Các tác giả sau đó đã xem xét protein TMEM63. Montell nói: “Fly TMEM63 là một phần của lớp cảm biến cơ học được duy trì từ thực vật sang con người, nhưng vẫn chưa biết đến vai trò của nó đối với động vật.

Chỉ vì nghi ngờ rằng nó có thể chuyển tiếp thông tin tiêu cực, Li và Montell đã bất hoạt gen mã cho TMEM63 và so sánh hành vi của ruồi đột biến với động vật hoang dã.

Ruồi giấm và sự phân biệt mùi vị

Sau khi giữ lại thức ăn của động vật trong vài giờ, các nhà nghiên cứu đã đo mức độ quan tâm của chúng đối với các dung dịch đường khác nhau được trộn với các hạt có kích thước khác nhau. Họ sử dụng khối lượng mà con ruồi mở rộng vòi của nó để đo mức độ quan tâm của con vật đối với thức ăn mà nó được ăn. Li và Montell đã phát hiện ra rằng nếu không có TMEM63, ruồi không thể phân biệt được đâu là dung dịch nước đường tinh khiết và đâu là dung dịch chứa các khối cầu silica nhỏ có đường kính khoảng 9 micromet, đây là mức độ sạn ưa thích của ruồi.

Khi họ thêm hóa chất để làm cho dung dịch đường bớt hấp dẫn — axit nhẹ, caffeine hoặc một lượng muối vừa phải — các vi cầu đã đảo ngược ác cảm của ruồi. Nhưng không phải ở ruồi thiếu TMEM63. Sau khi khôi phục lại gen mã hóa kênh này trong thùy vòi của ruồi đột biến, các con vật đã lấy lại khả năng phát hiện ra sạn của chúng.

Montell lưu ý: “Trước nghiên cứu này, người ta không biết rằng ruồi thậm chí có thể phân biệt thức ăn dựa trên độ bẩn của thức ăn hay không. "Bây giờ chúng tôi phát hiện ra rằng kênh nhạy cảm cơ học là TMEM63, chúng tôi đã phát hiện ra vai trò của protein này đối với động vật".

Kênh TMEM63 hoạt động trong một tế bào thần kinh đa đuôi gai duy nhất  (md-L) trong mỗi hai thùy vòi ở cuối vòi của ruồi. Tế bào thần kinh cảm nhận chuyển động của hầu hết các lông vị giác trên thùy vòi. Các sợi lông chuyển động nhẹ khi tương tác với hạt thức ăn, nó sẽ kích hoạt kênh TMEM63, kích thích tế bào thần kinh truyền cảm giác đến não. Bởi vì một tế bào thần kinh kết nối với nhiều sợi lông, nó không thể truyền tải dữ liệu vị trí của các hạt riêng lẻ, mà chỉ có cảm giác gai góc.

Bằng cách tác động lực nhẹ lên những sợi lông này - bắt chước hoạt động của các hạt nhỏ trong một dung dịch sạn - Montell và Li có thể kích hoạt thần kinh md-L. Tuy nhiên, quy trình tương tự cho thấy không có tác dụng ở ruồi với TMEM63 bị tiêu diệt. Điều thú vị là cả hai nhóm động vật đều có thể phát hiện ra lực lớn hơn trên lông của chúng, chẳng hạn có thể do thức ăn cứng hoặc nhớt gây ra.

Nhóm của Montell trước đây đã chỉ ra rằng một kênh khác được gọi là TMC, cũng hiển thị trong các nơ-ron md-L và rất quan trọng để phát hiện các lực lớn hơn này. Cả TMEM63 và TMC đều chuyển tiếp thông tin cấu trúc về thức ăn và thậm chí kích hoạt cùng một nơ-ron. Tuy nhiên, kết quả của Li và Montell cho thấy rằng hai kênh có vai trò khác nhau.

Cấu trúc này có thể cung cấp nhiều thông tin về thực phẩm. Nó có thể chỉ ra thực phẩm tươi mới hay hư hỏng. Ví dụ, trái cây thường bị héo úa trước khi chúng bắt đầu hư hỏng. Montell nói: “Động vật sử dụng tất cả các thông tin cảm quan mà chúng có thể để đánh giá độ ngon của thức ăn. "Điều này không chỉ bao gồm lớp bảo quản hóa học mà còn cả màu sắc, mùi vị, nhiệt độ và nhiều đặc điểm cấu trúc khác nhau”.

Ông giải thích: “Kích thước hạt 9 micromet mà ruồi thích nhất có kích thước tương ứng với một số loại thức ăn ưa thích của chúng, như men nở và các hạt trong trái cây yêu thích của chúng”.

Montell cho rằng TMEM63 gần như chắc chắn có nhiều vai trò khác đối với động vật. Montell nói thêm: “ Bảo tồn Protein này ở người. "Chúng tôi không biết liệu nó có vai trò gì đối với cảm giác cấu trúc ở người hay không, nhưng một số loại kênh nhạy cảm cơ học có thể có".

Trường Đại học California - Santa Barbara

Thanh Bình dịch

Nguồn: Lab Manager- Hoa Kỳ