نموذج ذبابة الفاكهة لدراسة الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء في السلوكيات والأمراض العصبية التنكسية الجزء الأول

خلاصة:

تشير الأدلة المتزايدة إلى أن الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء ترتبط بالعديد من العمليات الفسيولوجية وتطور الأمراض في الثدييات؛ ومع ذلك، ظلت الآليات الأساسية غير مستكشفة في الغالب بسبب تعقيد ميكروبيوم الأمعاء في الثدييات. تعتبر ذبابة الفاكهة، Drosophila melanogaster، نموذجًا حيوانيًا قيمًا لدراسة تفاعلات الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء المضيفة في الجوانب الانتقالية.

الحيوانات والذاكرة علاقة مثيرة للاهتمام للغاية. من ولاء الكلاب إلى ذكاء الفئران، ظلت ذكريات الحيوانات لفترة طويلة موضع عجب وفضول. وفي حين تختلف الحيوانات في مدى قدرتها على التذكر، فإن ذاكرتها تضفي مصداقية على الاستنتاج القائل بأن الحيوانات ليس لديها غريزة قوية للحفاظ على الذات فحسب، بل إنها قادرة أيضًا على التعلم من التجارب، مما يشير إلى أن الذاكرة مهمة.

بادئ ذي بدء، تعتبر الكلاب والقطط من الحيوانات الأليفة الأكثر ملاءمة للناس للاحتفاظ بها. إنهم جميعًا أذكياء للغاية ولديهم ذكريات جيدة جدًا. يمكنهم تذكر رائحة وصوت المالك والبيئة، ويمكنهم أيضًا التعبير عن المشاعر من خلال سلوكيات معينة. وتنعكس قوة هذه الذاكرة في قدرة الكلاب والقطط على العثور على أصحابها المفقودين. حتى لو مر وقت طويل منذ أن غادر المالك، طالما أن هناك أماكن وروائح يمكن التعرف عليها، فسوف يستمرون في البحث.

ثانيا، الفئران هي أيضا واحدة من الحيوانات التي تتمتع بمعدل ذكاء مرتفع بشكل خاص. ذاكرة الفئران أفضل بكثير مما يتصور. يمكنهم أن يتذكروا أين يذهبون، وأين يوجد طعامهم، والأراضي التي يعيشون فيها، ويمكنهم أيضًا التعرف على الأشخاص أو الحيوانات التي كانت تشكل خطراً عليهم وتذكرها. وقد وجدت التجارب التي أجراها بعض الباحثين أن الفئران تتعرف أيضًا على البيئة وتستجيب لها من خلال الموسيقى والنغمات، مما يدل على أن ذاكرة الحيوان تتضمن الذكاء الحسي والعاطفي والمنطقي.

بشكل عام، جلبت ذاكرة الحيوانات للناس العديد من المفاجآت والاكتشافات. لا يمكنهم حماية أنفسهم فحسب، بل يمكنهم أيضًا بناء ثقة وعلاقات أوثق مع البشر. بالإضافة إلى ذلك، ألهمت الحيوانات مجموعة متنوعة من التجارب والدراسات التي ساعدت العلماء على فهم طبيعة وآليات الذاكرة بشكل أفضل. لذا، دعونا نعجب بذكاء الحيوانات وذاكرتها، ونتعجب من أدمغتها الذكية والمرنة. ويمكن ملاحظة أنه سواء كان إنسانًا أو حيوانًا، فإن الذاكرة مهمة جدًا. يمكن لـ Cistanche تحسين ذاكرتنا بشكل كبير لأن Cistanche هي مادة طبية صينية تقليدية لها العديد من التأثيرات الفريدة، أحدها هو تحسين الذاكرة. تأتي فعالية اللحم المفروم من مجموعة متنوعة من المكونات النشطة التي يحتوي عليها، بما في ذلك حمض الكربوكسيل والسكريات والفلافونويد وما إلى ذلك. ويمكن لهذه المكونات تعزيز صحة الدماغ من خلال قنوات مختلفة.

انقر فوق الذاكرة قصيرة المدى حول كيفية التحسين

إن توفر الأدوات والموارد الوراثية القوية في ذبابة الفاكهة سمح للعلماء بالكشف عن الآليات التي تؤثر من خلالها ميكروبات الأمعاء على اللياقة البدنية والصحة والسلوك لمضيفيها.

تم استخدام نماذج ذبابة الفاكهة على نطاق واسع ليس فقط لدراسة سلوكيات الحيوانات (مثل المغازلة والعدوان والنوم والتعلم والذاكرة) ولكن أيضًا بعض الأمراض التنكسية العصبية المرتبطة بالإنسان (مثل مرض الزهايمر ومرض باركنسون) في الماضي. تلخص هذه المراجعة بشكل شامل الفهم الحالي للميكروبات المعوية لذبابة الفاكهة وتأثيرها على سلوك الذبابة وعلم وظائف الأعضاء والأمراض التنكسية العصبية.
الكلمات الدالة:

ذبابة الفاكهة سوداء البطن؛ الكائنات الحية الدقيقة. محور الأمعاء والدماغ. السلوكيات؛ التعلم والذاكرة. الأمراض العصبية.

1 المقدمة
ذبابة الفاكهة، دروسوفيلا ميلانوجاستر، هي حيوان تجريبي مهم يستخدم في الدراسات الطبية الحيوية. تم استخدام ذبابة الفاكهة لأول مرة ككائن حي تجريبي بواسطة كاسل في عام 1901 ومورجان في عام 1909 للدراسات الوراثية. منذ أن تم استخدام ذبابة الفاكهة ككائن حي نموذجي لأكثر من قرن من الزمان، فقد تم تطوير العديد من التقنيات لمعالجة أسئلة علمية محددة.

تتمتع ذبابة الفاكهة بعمر قصير نسبيًا وسلوكيات معقدة. إن توفر أدوات قوية للتلاعب الجيني في أنسجة أو أعضاء معينة سمح للعلماء بدراسة الآليات الجزيئية التي تنظم سلوك ذبابة الفاكهة، مثل الاستجابة التكيفية للبيئة المحيطة، وكذلك الفطرية (المغازلة، والعدوان، والنوم، وما إلى ذلك) [1 -3] والسلوكيات المستفادة (الذاكرة الشمية وذاكرة المغازلة) [4-6].

على مدار العشرين عامًا الماضية، تم استخدام ذبابة الفاكهة كنموذج مثالي في الجسم الحي لدراسة الأمراض التنكسية العصبية، مثل مرض الزهايمر (AD) ومرض باركنسون (PD) [7،8]. يتم الحفاظ على مسارات الإشارات البارزة التي تنظم نمو الخلايا العصبية ووظائفها لدى البشر في ذبابة الفاكهة، مما يسمح باستخدام هذا الكائن الحي النموذجي لدراسة أمراض التنكس العصبي البشرية.

على سبيل المثال، يُظهر نموذج ذبابة الفاكهة لمرض الزهايمر الذي تم تطويره عن طريق التعبير خارج الرحم عن بروتين A 42 البشري في دماغ الذبابة أعراضًا سريرية مرتبطة بمرضى مرض الزهايمر، مثل ضعف الذاكرة قصيرة المدى المعتمد على العمر، وعيوب التعلم، وزيادة اليقظة، واضطراب النوم [8 ،9]. يشير هذا إلى أنه يمكن استخدام ذبابة الفاكهة كنموذج مثالي في الجسم الحي لفحص الأدوية الجديدة لعلاج مرض الزهايمر.

تدعم الأدلة المتزايدة فكرة أن الكائنات الحية الدقيقة المتوازنة في الأمعاء ضرورية لصحة الإنسان [10،11]. قد يؤثر التدخل في تكوين الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء سلبًا على صحة المضيف وعلم وظائف الأعضاء، مما يؤدي إلى أمراض عصبية مختلفة، مثل التشوهات السلوكية، والأمراض التنكسية العصبية، والاضطرابات العصبية والنفسية [12-14].

أظهرت الدراسات أن بكتيريا الأمعاء يمكن أن تنتج العديد من الناقلات العصبية، بما في ذلك الدوبامين وحمض جاما أمينوبوتيريك (GABA) والسيروتونين [15]. علاوة على ذلك، يتم التوسط في الحديث المتبادل ثنائي الاتجاه بين الأمعاء والجهاز العصبي المركزي (CNS) من خلال ميكروبات الأمعاء [16،17]. أشارت الدراسات الحديثة إلى أن التغيرات في تكوين الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء ترتبط ببعض الأمراض العصبية [18-20].

ومع ذلك، فإن الآلية التفصيلية لكيفية تنظيم البكتيريا المعوية لتطور المرض من خلال التأثير على الاتصال على طول محور الأمعاء والدماغ تتطلب مزيدًا من البحث.

على مدار العشرين عامًا الماضية، استخدمت معظم دراسات الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء نماذج من القوارض لدراسة دور محور الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء والدماغ. ومع ذلك، فإن الكائن الحي متعدد الاستخدامات، ذبابة الفاكهة، هو نموذج بحثي قوي يسمح للعلماء بالتحقيق في الآليات التي تؤثر من خلالها ميكروبات الأمعاء على وظائف المخ (الشكل 1 أ، ب). يمكن تمييز الميكروبات وراثيا ببروتين فلوري، وبالتالي، يمكن تصور توزيعها في الجهاز الهضمي لذبابة الفاكهة (الشكل 1ج) [21،22].

الشكل 1. مقارنة بين الجهاز الهضمي البشري وذبابة الفاكهة. (أ) الجهاز الهضمي للإنسان وذبابة الفاكهة. تتشابه المناطق الوظيفية للجهاز الهضمي في ذبابة الفاكهة والبشر، وتشمل المريء، والمعي المتوسط ​​الأمامي والخلفي (الأمعاء الدقيقة)، والأمعاء الغليظة (المعي الخلفي)، والمعدة (المحصول). (ب) المناطق الفرعية من الجهاز الهضمي ذبابة الفاكهة التي تصور المعى الأمامي والمعى المتوسط ​​والمعى الخلفي.

المعى الأمامي يحتوي على المحاصيل وproventtriculus. وينقسم المعى المتوسط ​​أيضًا إلى مناطق R1-R5. (ج) تم تغذية Lactobacillus الموسومة بـ GFP إلى ذبابة الفاكهة البالغة، وتظهر الصور متحد البؤر توزيع Lactobacillus (الأخضر) في مناطق مختلفة من الجهاز الهضمي. يتم عرض الصور المكبرة لمناطق المحصول وR2 وR4 وR5 في c1 إلى c4. تم تحصين العينة بجسم مضاد لـ integrin-PS (أحمر). شريط النطاق، 500 ميكرومتر.

2. السلوكيات الفطرية لذبابة الفاكهة
ويعتقد أن السلوكيات الفطرية متأصلة في دماغ الحيوان ومشفرة وراثيا، ولا تتطلب خبرة سابقة للتنفيذ السليم. تتميز السلوكيات الفطرية بقدرة عالية على التكيف مع الحالة الداخلية للحيوانات والبيئة الخارجية، مما يسمح للحيوانات بتعديل سلوكياتها حسب الظروف البيئية المختلفة [23].

يعد ذبابة الفاكهة نموذجًا حيوانيًا ممتازًا لدراسة الآليات الجزيئية للسلوكيات الفطرية البشرية نظرًا لوجود بعض أوجه التشابه في الأنماط السلوكية بين الذباب والبشر. في ذبابة الفاكهة، تمت دراسة مجموعة متنوعة من السلوكيات الفطرية، مثل سلوك التزاوج، والسلوك العدواني، والنشاط الحركي/النوم، والسلوك المرتبط بدرجة الحرارة [3،24-28].

بالإضافة إلى ذلك، فإن جينوم ذبابة الفاكهة متماثل بنسبة 60% تقريبًا مع جينوم البشر، وحوالي 75% من الجينات المرتبطة بالأمراض البشرية لها أيضًا متماثلات في الذباب [29]. على سبيل المثال، في سلوك النوم، تنظم إشارات الدوبامين اليقظة ليس فقط في ذبابة الفاكهة ولكن أيضًا في البشر [30]. هنا، نقدم بعض السلوكيات الفطرية الهامة لذبابة الفاكهة ونناقش علاقتها مع ميكروبات الأمعاء (الجدول 1).

2.1. الأمعاء الدقيقة وسلوك التزاوج

يتضمن سلوك التزاوج في ذكور ذبابة الفاكهة سلسلة من الخطوات: التقدم نحو الأنثى (الاتجاه)، مطاردة الأنثى (المتابعة)، لمس بطن الأنثى (النقر)، تمديد الجناح من جانب واحد والاهتزاز (الغناء)، لعق الأعضاء التناسلية للأنثى، الإمساك بالأشياء. إلى ظهر الأنثى (محاولة الجماع)، والجماع النهائي [3،26]. يحاول ذكر الذبابة التزاوج مع أنثى عذراء واحدة، ويسمى قياس الحماسة الجنسية لذكر الذبابة تجاه الأنثى بمؤشر المغازلة (CI).

CI هو الوقت الذي يقضيه ذكر ذبابة الفاكهة في المغازلة مقسومًا على إجمالي وقت التجربة. تتكون الدائرة العصبية المعروفة التي تنظم سلوك التزاوج من خلايا عصبية غير مثمرة (fru) معبرة. قد تشكل الخلايا العصبية المعبرة عن الفاكهة، بما في ذلك العصبونات الحسية الأولية والخلايا العصبية المركزية، مثل الخلايا العصبية العنقودية P1 التي تؤدي إلى المغازلة، الجزء الأساسي من دائرة المغازلة الذكرية [50].

أفادت ثلاث دراسات على الأقل أن الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء لا تؤثر على سلوك المغازلة في ذبابة الفاكهة [33،35،51]؛ ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن كل دراسة استخدمت ذبابًا بريًا مختلفًا واستخدمت طرقًا مختلفة لتوليد ذباب خالٍ من الجراثيم.

خلافا لهذه الدراسات، هيز وآخرون. أظهر أن الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء تتعارض مع استراتيجية تكاثر الذكور عن طريق تغيير الإشارات الجنسية الأنثوية، مما يؤدي إلى تقليل نقل الحيوانات المنوية من ذكور الذباب [31]. يؤدي التهجين في ذبابة الفاكهة إلى زيادة التنوع الجيني في النسل، ويعزز الدفاع المناعي، وقد يتأثر بالميكروبات الحيوية المضيفة [31،52].

أظهرت دراسة سابقة أنه في 1- و3-يوم بعد التزاوج، يتغير نمط التعبير الجيني في أنسجة رأس الذبابة، مما يؤثر على سلوك الذبابة، بما في ذلك سلوك التغذية، والتمثيل الغذائي، وإنتاج البيض (بعد -سلوك التزاوج) [53]. ديلبار وآخرون. أجرى تحليلًا واسع النطاق لـ RNA-seq للذباب المحوري/التقليدي البكر والمتزاوج، وأفاد أنه في الإناث المتزاوجة، تكون النصوص المشاركة في تنظيم التكاثر والوظائف العصبية وفيرة بشكل تفاضلي اعتمادًا على الكائنات الحية الدقيقة للإناث [32].

علاوة على ذلك، فإن حالة الكائنات الحية الدقيقة للذكور تؤثر على الخصوبة لدى الإناث التقليدية والمحوسة؛ ومع ذلك، فإنه أثر على الملامح النسخية فقط في الإناث المحورية، ولكن ليس في الإناث التقليدية.

2.2. الأمعاء الدقيقة والسلوك العدواني

يعد السلوك العدواني، الذي يتم ملاحظته على نطاق واسع في مملكة الحيوان، أمرًا بالغ الأهمية للبقاء والتكاثر [54]. في ذبابة الفاكهة، يشمل السلوك العدواني التهديد بالجناح، والملاكمة، والنقر بالساق الأمامية، والاندفاع، ونطح الرأس [2،33]. جيا وآخرون. وصف بروتوكول لتحليل السلوك العدواني في الذباب.

في هذا الاختبار، يتم وضع ذبابين ذكر أو أنثى (عمرهما 5-7 أيام) في غرفة القتال، والتي يتم بعد ذلك تغطيتها سريعًا بغطاء زجاجي مقاس 20 مم × 20 مم. تم تسجيل القتال خلال 30 دقيقة باستخدام الكاميرا. يتم تحليل السلوك العدواني عن طريق حساب عدد الطعنات عند الذكور ونطح الرأس عند الإناث وتقييم تردد الطعن/كمون القتال. يتم تعريف تردد الرئة على أنه عدد الطعنات في الدقيقة بعد بدء الرئة، في حين يتم تعريف كمون القتال على أنه المدة بين بداية التسجيل والطعنة الأولى [33].

تشير الدراسات إلى أن السلوكيات العدوانية تنسق مع المدخلات البصرية والشمية والذوقية والحسية الميكانيكية والسمعية. تتكامل هذه المدخلات في جسم الفطر الدماغي (MB)، والقرن الجانبي، والمناطق المعقدة المركزية، وفي النهاية تدفع المخرجات الحركية من خلال عضلات الجناح والساق.

تشير الدراسات أيضًا إلى أن الناقلات العصبية والببتيدات العصبية، مثل الأوكتوبامين والسيروتونين والدوبامين والأسيتيل كولين والببتيد العصبي F (NPF)، تلعب أيضًا أدوارًا مهمة في السلوكيات العدوانية [54].

أظهرت الدراسات الحديثة أن الكائنات الحية الدقيقة المعوية المحددة ترتبط بالعدوانية في الذباب. جيا وآخرون. استخدم هيبوكلوريت الصوديوم وسلسلة من بروتوكولات الغسيل لتوليد ذباب فأسي [33].

بالمقارنة مع الذباب التقليدي (Canton-S)، أظهر الذباب المحوري سلوكًا عدوانيًا أقل بين الذكور، مما يشير إلى أن الذباب الخالي من الجراثيم قد قلل من العدوانية بين الذكور. علاوة على ذلك، عززت البكتيريا المتعايشة مثل الخلالة، والعصيات اللبنية، والمكورات المعوية السلوكيات العدوانية في الذباب المحوري عن طريق إعادة الاستعمار الميكروبي. أفاد الباحثون أيضًا عن انخفاض بنسبة 73% في مستويات الأوكتوبامين في الذباب الخالي من الجراثيم، كما أدى التلاعب الجيني في نشاط الخلايا العصبية الأوكتوبامينية إلى استعادة السلوك العدواني في الذباب عديم القيمة.

ذكرت نفس الدراسة أيضًا وجود عاملين رئيسيين يشاركان في تنظيم العدوان من خلال تعبير الأوكتوبامين. إحداها كانت فترة النمو الحرجة خلال مرحلة اليرقات (48-98 ساعة بعد وضع البيض)، حيث أدت المكملات الغذائية الغنية بالخميرة إلى استعادة السلوك العدواني في الذباب المحوري. كان العامل الآخر هو التغذية، لأنها مهمة أيضًا للتعبير عن الأوكتوبامين، كما أن توفير التغذية السليمة للذباب المحوري أدى إلى تطبيع السلوك العدواني.

توضح هذه النتائج أن الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء والتغذية خلال فترة النمو الحرجة تؤثر على تعبير الأوكتوبامين، الذي ينظم العدوان لدى الذكور البالغين [33].
2.3. الأمعاء الدقيقة والنوم والنشاط الحركي
يُستخدم نظام مراقبة نشاط ذبابة الفاكهة (DAM) لدراسة سلوك النوم والحركة لدى الذباب [55]. في هذا الاختبار، يتم إيواء الذباب تحت ظروف دورة الضوء 12 ساعة / 12 ساعة الظلام [56،57].

يتكون جهاز DAM من ثلاثة مكونات رئيسية: (1) أنبوب زجاجي يمكن لذبابة واحدة أن تتحرك فيه بحرية، (2) شعاع من الأشعة تحت الحمراء يتم توجيهه عبر النقطة الوسطى للأنبوب الزجاجي، و(3) جهاز كمبيوتر لتسجيل السلوكيات. النتائج [55]. في اختبار سلوك النوم/الحركي، يسجل نظام DAM فواصل شعاع الأشعة تحت الحمراء بسبب مشي الذباب في أنابيب زجاجية للكشف عن النوم أو الحركة [58].

تتكون الدائرة المرتبطة بسلوك النوم المعروفة في دماغ ذبابة الفاكهة من خلايا عصبية يومية. يحفز الضوء مجموعة من الخلايا العصبية البطنية الجانبية الكبيرة (l-vLNs)، والتي تطلق عوامل تشتيت الصباغ (PDFs) لتحفيز مجموعة من الخلايا العصبية البطنية الجانبية الصغيرة (s-vLNs). أخيرًا، تنظم شبكات s-vLN مركز التحكم الحركي في الدماغ، وهو الأجسام الإهليلجية، لمنع سلوك النوم.

يعبر كل من l-vLNs وs-vLNs عن مستقبلات GABAA، والتي قد تمنع اليقظة من خلال الخلايا العصبية GABAergic المعززة للنوم. تعد MB أيضًا منطقة دماغية مهمة تنظم النوم عبر الوحدة الفرعية التحفيزية لبروتين كيناز A، وهو إنزيم ينشط بواسطة مسار cAMP المرتبط بالنوم [59]. يعد النشاط الحركي مهمًا لبقاء ذبابة الفاكهة ويتم التحكم فيه عن طريق الهرمونات، والتي يمكن أيضًا تحليلها باستخدام نظام DAM. الملك وآخرون.

تم الإبلاغ مؤخرًا عن وجود دائرة ببتيدرجية تربط الساعة البيولوجية بالنشاط الحركي. تُطلق s-vLNs ملفات PDF التي تحفز الخلايا العصبية على مدار الساعة DN1 والتي بدورها تحفز الخلايا العصبية الإيجابية للأجزاء الدماغية (PI) DH44. DH44- الخلايا العصبية PI الإيجابية تحفز الخلايا العصبية SEZ الإيجابية للهوجين، والتي تطلق أخيرًا الببتيد العصبي هوجين إلى الدائرة الحركية في الحبل العصبي البطني الذي ينظم النشاط الحركي في ذبابة الفاكهة [60].

لا يزال تأثير الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء على سلوك النوم في ذبابة الفاكهة غير واضح. سيلكريج وآخرون. استخدم سلالة D. melanogaster Canton-S الخالية من Wolbachia مثل ذباب النوع البري، وأجرى فحوصات النوم والسلوك الحركي. قام الباحثون بتوليد ذباب Canton-S خالي من الجراثيم عن طريق غسل البيض باستخدام NaClO وأطلقوا على الجيل الأول اسم F1 والجيل التالي باسم F2.

وكشفت بياناتهم أنه لا ذباب F1 الخالي من الجراثيم ولا ذباب F2 الخالي من الجراثيم يُظهر أي تغيير كبير في سلوك النوم. علاوة على ذلك، على الرغم من أن ذباب F1 الخالي من الجراثيم لم يظهر أي تغيير في السلوك الحركي، فقد أظهر ذباب F2 الخالي من الجراثيم زيادة طفيفة في النشاط الحركي مقارنة بالذباب التقليدي [35].

دراسة أخرى أجراها سيلفا وآخرون. استخدم Canton-S وW1118 كذباب من النوع البري، واستخدم NaClO لغسل بيض الذبابة لمدة 3-5 دقائق لتوليد ذباب فأسي [61]. وكشفت نتائجهم أنه بالمقارنة مع الذباب التقليدي، يميل الذباب المحوري إلى النوم لفترة أطول ويظهر انخفاضًا في انتعاش النوم بعد الحرمان من النوم [34]. ومع ذلك، فإن حالة الكائنات الحية الدقيقة في القناة الهضمية للذباب كان لها تأثير صغير على إيقاع الساعة البيولوجية للنشاط الحركي.

سيلفا وآخرون. وسيلكريج وآخرون. ركز على فهم دور الكائنات الحية الدقيقة في القناة الهضمية في تنظيم النوم والحركة لذبابة الفاكهة. شريتر وآخرون. اقترح آلية محتملة لشرح العلاقة بين الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء والحركة / النوم. في هذه الدراسة، تم استخدام سلالة Oregon-R كنوع بري، وتلقى الذباب النظام الغذائي المكمل بالمضادات الحيوية لتوليد ذباب معالج بالمضادات الحيوية (ABX).

وأظهرت النتائج أن ذباب ABX زاد من سرعة المشي، وعزز الأنشطة اليومية، وقلل من النوم أثناء النهار. أفاد الباحثون أيضًا أن إنزيم إيزوميراز الزيلوز، الذي يحفز الأيزومرية العكسية لبعض السكريات الموجودة في Lactobacillus brevis، يقلل النشاط الحركي عن طريق تعديل استقلاب السكر عن طريق تحفيز الخلايا العصبية الأوكتوبامينية؛ إلا أن هذا الإنزيم لا يؤثر على النوم [36].

2.4. الأمعاء الدقيقة والسلوكيات المتعلقة بدرجة الحرارة

تؤثر درجة الحرارة البيئية بقوة على فسيولوجيا الكائنات ذات الحرارة الخارجية، مثل ذبابة الفاكهة. يعد سلوك تفضيل درجة الحرارة (يتجنب الذباب البيئات الساخنة أو الباردة) والتسامح تجاه درجات الحرارة الساخنة أو الباردة أمرًا مهمًا للبقاء على قيد الحياة في ذبابة الفاكهة. يتم استخدام مقايسة التدرج في درجة الحرارة لدراسة تفضيل درجة الحرارة في الذباب.

استخدمت دراسات مختلفة أجهزة متدرجة لدرجة الحرارة، لكن المبدأ الأساسي هو نفسه: جانب واحد من الجهاز عند درجة حرارة منخفضة، والجانب الآخر ينتج درجة حرارة عالية. ومن خلال وضع لوح الألمنيوم بين الجانبين، يتم إنتاج تدرج في درجة الحرارة. يتم وضع الذباب على لوح الألمنيوم ويُسمح له باختيار درجة الحرارة المفضلة لديه [62،63].

هناك طريقتان مختلفتان لدراسة سلوك تجنب درجة الحرارة: أحدهما هو استخدام مقايسة تدرج درجة الحرارة (الموصوفة أعلاه)، والآخر هو استخدام آلة الفحص ذات الاختيارين.

تحتوي آلة الفحص ذات الاختيارين على أربعة أرباع تم بناؤها باستخدام شريحة تبريد كهروحرارية وورقة ألومنيوم. عند إجراء اختبار تجنب درجة الحرارة، تقوم آلة الفحص ثنائية الاختيار بضبط درجة حرارة ثابتة (25 درجة مئوية) في مجموعة واحدة من الأرباع القطرية، ويتم ضبط الأرباع القطرية الأخرى على درجة الحرارة التجريبية، والتي تعتمد على التحليل [64] .

التعافي من غيبوبة البرد هو بروتوكول لدراسة سلوك تحمل درجة الحرارة. في هذا الاختبار، يتم غمر الذباب في حمام جلايكول مائي عند -3.5 درجة مئوية (اعتمادًا على التصميم التجريبي) للإجهاد البارد أو تعريضه لدرجة حرارة 38.5 درجة مئوية (اعتمادًا على التصميم التجريبي) للإجهاد الحراري، وبعد ذلك يتم تعريض الذباب إلى درجة حرارة 38.5 درجة مئوية (اعتمادًا على التصميم التجريبي) للإجهاد الحراري. يُسمح للذباب بالتعافي ويتم قياس وقت التعافي [37،65].

أشارت الدراسات الحديثة إلى أن الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء تؤثر بشدة على تحمل درجات الحرارة لدى ذباب الفاكهة. هنري وآخرون. تم إنشاء ذباب فأسي عن طريق إزالة الكلور، حيث تم غمر بيض الذبابة في 2.7٪ هيبوكلوريت لمدة دقيقتين، و70٪ إيثانول لمدة دقيقتين، وأخيراً تم غسلها مرتين في ماء معقم [37]. بعد إزالة الكلور، تم تربية الذباب على الطعام المعقم. تشير النتائج التي توصلوا إليها إلى أن تحمل الذباب الفأسي للبرد معيب مقارنةً بالذباب التقليدي. ومع ذلك، لم يتأثر تحمل الحرارة في الذباب الفأس. يشير هذا إلى أن تعطيل الكائنات الحية الدقيقة يقلل من القدرة على التعامل مع الإجهاد البارد [37]. تشير الدراسات التي أجريت على أنواع أخرى من ذبابة الفاكهة، مثل D. subobscura، إلى أن الذباب التقليدي المعرض لظروف حرارة معتدلة (<34 ◦C) exhibit higher thermal tolerance than axenic flies [38].

For more information:1950477648nn@gamil.com