La Meccanica della Deglutizione nelle Mosche della Frutta

Le mosche, come molti animali, hanno bisogno di mangiare per sopravvivere. Ma come fanno a ingoiare il cibo? Studi recenti hanno mostrato che la Faringe, che è una parte della loro gola, gioca un ruolo fondamentale in questo processo. La faringe ha organi sensoriali speciali che rilevano le proprietà fisiche del cibo. Prima di ingoiare, questi organi controllano la consistenza e la forma del cibo per assicurarsi che sia sicuro da mangiare.

#Il Ruolo del Feedback Sensoriale

Quando le mosche ingoiano, vivono una serie di contrazioni muscolari che aiutano a muovere il cibo dalla bocca all'esofago. Questo movimento, noto come peristalsi, è essenziale per ingoiare. Se questi organi sensoriali rilevano un problema, forniscono feedback alla mosca, influenzando il suo comportamento di deglutizione. Questo feedback può anche influenzare quanto è affamata la mosca. Negli esseri umani, un feedback sensoriale simile si verifica quando mastichiamo e ingoiamo il nostro cibo.

Le mosche hanno recettori sulla lingua e sul palato che rispondono a diversi fattori, come la consistenza e le dimensioni del cibo. Quando masticano cibi duri o appiccicosi, ci vuole più tempo per ingoiare, il che potrebbe portare a mangiare meno in generale.

#Meccano-recettori e il Processo di Deglutizione

La faringe è ricca di Neuroni meccano-sensoriali, che aiutano le mosche a reagire al cibo che consumano. Questi neuroni forniscono informazioni importanti sulla consistenza del cibo. Anche se gli scienziati hanno studiato come la consistenza del cibo venga percettita nelle mosche e in altri animali, il modo preciso in cui i neuroni nella gola della mosca monitorano la qualità del cibo durante la deglutizione rimane un mistero.

Ingollare comporta una serie complicata di movimenti muscolari che si crede siano controllati da circuiti neurali specifici nel cervello. Questi circuiti, noti come generatori di pattern centrali (CPGs), sono responsabili della creazione di movimenti ritmici necessari per ingoiare. Tuttavia, i ricercatori stanno ancora lavorando per identificare i circuiti esatti che controllano la deglutizione nelle mosche.

#La Meccanica della Deglutizione in Drosophila

Nelle mosche della frutta, il cibo viene risucchiato nella faringe attraverso una struttura chiamata cibario. La velocità con cui pompano il cibo dipende dalla viscosità del cibo. Per esempio, cibi più densi richiedono una strategia di pompaggio diversa. Disattivare determinati neuroni motori può portare a problemi con la deglutizione, mentre attivarli può causare schemi di pompaggio irregolari.

In un nuovo studio, i ricercatori hanno scoperto un gruppo di neuroni sensoriali nel cibario della mosca che gioca un ruolo cruciale nel controllare la deglutizione. Quando questi neuroni sono stati inibiti, le mosche hanno avuto difficoltà a svuotare il cibario e a mangiare efficacemente. D'altra parte, attivare questi neuroni ha portato a un pompaggio più veloce, ma a volte ha reso più difficile per le mosche riempire correttamente il loro cibario.

#L'Importanza dei Genì dei Canali Meccano-trasduttori

Per capire come le mosche coordinano la loro deglutizione, gli scienziati hanno esaminato i genì dei canali meccano-trasduttori che sono necessari per questo comportamento. Quando le mosche con forme mutate di questi genì sono state testate, hanno mostrato frequenze di pompaggio più basse rispetto alle mosche normali. La disfunzione di queste funzioni sensoriali ha rallentato notevolmente la fase di svuotamento della deglutizione, rendendo più difficile per le mosche consumare cibo.

Quando la viscosità del cibo è stata aumentata utilizzando un addensante, le mosche con certe mutazioni hanno avuto difficoltà a svuotare completamente il loro cibario. Questo indica che diversi genì meccano-recettori nelle mosche sono necessari per percepire il cibo durante la deglutizione.

#Identificazione dei Neuroni Multi-dendritici

Lo studio ha identificato un gruppo specifico di neuroni chiamati neuroni md-C, che rispondono a forze meccaniche durante la deglutizione. Quando questi neuroni sono stati silenziati, le mosche hanno avuto difficoltà a ingoiare, mentre attivarli ha causato problemi a riempire correttamente il cibario.

Questi neuroni md-C interagiscono con i neuroni motori responsabili del controllo dei muscoli della deglutizione. Questa relazione permette alle mosche di adattare la loro deglutizione in base alla consistenza e alle proprietà del cibo che consumano.

#Interazione Tra Neuroni e Controllo Motorio

Quando i ricercatori hanno attivato i neuroni md-C usando la luce, hanno trovato che le mosche mostravano difficoltà a riempire il loro cibario, il che ha dimostrato il delicato equilibrio che questi neuroni mantengono nel processo di deglutizione. Se i neuroni md-C venivano stimolati troppo, le mosche potevano avere difficoltà a ingoiare correttamente. Questo suggerisce che i neuroni md-C aiutano a modulare l'attività dei neuroni motori, che controllano le contrazioni muscolari durante la deglutizione.

Inoltre, gli scienziati hanno scoperto che quando hanno esaminato le aree del cervello relative alla deglutizione, i segnali di fluorescenza indicavano che i neuroni md-C rispondevano a input meccanici ma non sembravano essere influenzati dagli input gustativi. Questo significa che mentre i neuroni md-C rilevano l'atto fisico di deglutire, non rispondono direttamente ai sapori o ai gusti.

#Il Ruolo dei Generatorii di Pattern Centrali (CPGs)

Movimenti ritmici, come la deglutizione, sono controllati dai CPG nel cervello. Questi generatori aiutano a creare schemi di movimento coordinando le contrazioni muscolari. La ricerca suggerisce che il feedback sensoriale dai neuroni md-C aiuta a regolare l'attività di questi generatori di pattern.

Quando il cibo è denso o difficile da ingoiare, la risposta degli organi sensoriali faringei potrebbe ridurre la velocità di deglutizione, permettendo alle mosche di gestire meglio il loro mangiare. L'interazione tra feedback sensoriale e CPG è cruciale per garantire una deglutizione fluida.

#Conclusione: La Complessità del Controllo della Deglutizione

Gli studi hanno messo in evidenza che il processo di deglutizione nelle mosche è complesso e si basa sia su input sensoriali che su coordinazione motoria. I neuroni md-C nella faringe sono cruciali per fornire feedback sensoriale, mentre i neuroni motori aiutano a eseguire le necessarie azioni muscolari per ingoiare.

Capire come questi sistemi lavorano insieme nelle mosche della frutta può fornire spunti sui meccanismi di alimentazione in altri animali, compresi gli esseri umani. La ricerca continua a esplorare i dettagli intricati di come i sistemi sensoriali e motori collaborano per abilitare i comportamenti alimentari, rivelando di più sulla biologia di queste piccole creature volanti.