Cincinnati Egyetem

apád


Legújabb magazin

2018. szeptember
Bátran Medvemacska

Megtalálja a hangját
Veszély a csapban
Virtuális védelem
Globális játékváltó
Ünnepeljük az UC kétszázadik évfordulóját

Múlt kérdések

Böngésszen az UC Magazine korábbi számainak archívumában.

Az UC adjunktusa, Joshua Benoit, balra, és Michal Polak professzor tanulmányozták, hogy a hím gyümölcslégyek táplálkozása hogyan befolyásolta utódaikat.

Az UC biológiai tanulmánya szerint az apa táplálkozása a szex előtt hozzájárulhat utódai egészségéhez.

Fotók: Andrew Higley/UC Creative Services

2017. október 11

Az orvosok régóta hangsúlyozzák a jó táplálkozás fontosságát a kismamák számára.

Most a Cincinnati Egyetem biológusai szerint az apa étrendje hasonló szerepet játszhat a csecsemő egészségében.

Az UC biológiai professzorai, Michal Polak és Joshua Benoit manipulálták a hím gyümölcslégyek táplálkozását, és erős összefüggést figyeltek meg utódaik közötti rossz étrend és a túlélés között. A tanulmány október 11-én, szerdán jelent meg a Proceedings of the Royal Society B folyóiratban.

"Nagyon meglepődtünk" - mondta Polak. „Számos fajnál az anyukák nagy gondot fordítanak. Tehát arra számítunk, hogy az anyai étrend hatással lesz az utódokra az erős kapcsolat miatt. De igazi meglepetés volt kapcsolatot találni az apai étrend és az utódok között. ”

Az UC a kutatás során együttműködött a Nyugat-Ausztráliai Egyetem és a Sydney Egyetem Charles Perkins Center kutatóival.

A felnőtt gyümölcslegyek bábfázisukból kerülnek ki az üvegpoharakba Michal Polak UC professzor laboratóriumában.

Az apró gyümölcslegyek nagy vörös szemükről és termékeny szaporodásukról ismertek. (Fotó: Michal Polak/UC)

Epigenetika

Mindenki tudja, hogy az apa felelős utódai génjeinek feléért. De az UC-tanulmány egy olyan időszakban érkezik, amikor a kutatók többet megtudnak az apák által az utódok egészségére gyakorolt ​​egyéb hatásokról, amelyek nem feltétlenül vannak kódolva a génekben, ezt az elnevezést epigenetikának nevezik. Ezek a hatások magukban foglalják a közvetlen környezeti hatásokat, például a méreganyagok kitettségét, amelyek az apától az ivadék plazmáján át juthatnak utódaihoz.

Az epigenetika az a mód, ahogyan a sejtek géneket olvasnak, egyeseket szunnyadóvá, másokat aktívvá téve. A környezeti jelzések bizonyos géneket be- vagy kikapcsolhatnak. És ezek az epigenetikai módosítások is öröklődhetnek.

Például egy 2016-os ausztrál tanulmány kimutatta, hogy a gyorsétkezésekkel egyenértékűen élõ hím egereknél nagyobb eséllyel születnek cukorbeteg fiak, annak ellenére, hogy a lányok nem érintettek. Ha ezeket a tulajdonságokat kódolták volna az apa DNS-ébe, a fiak és a lányok egyaránt hasonló egészségügyi hatásokat látnának.

"Az populációgenetikában az epigenetikai változások kevésbé tartósak, mint a genetikai kód vagy a DNS-molekula tényleges mutációi" - mondta Polak. „Ha ez egy domináns, káros mutáció, akkor szelekcióval gyorsan ki lehet küszöbölni a génállományból. De ha pozitívan választják ki, akkor át tudja söpörni a génkészletet, és növekszik a gyakorisága, amíg rögzül. "

„Remek rendszer, amin dolgozhatunk. Ezért válaszoltak rájuk annyi kérdésre. ”

- Joshua Benoit, az UC biológiai tudományok adjunktusa a gyümölcslégy értékéről

Az UC biológusai a hímeket különböző tápértékű ételekkel töltött fiolákba választották szét.

Miért a légy?

A gyümölcslegyekkel kapcsolatos kutatások hat Nobel-díjat nyertek, köztük az idei fiziológia vagy orvostudomány nyertese. A legutóbbi Nobel-díj tanulmány azt vizsgálta, hogy a gének hogyan szabályozzák a testórákat vagy a cirkadián ritmust, ami segíthet megmagyarázni, miért vannak krónikus alvászavarok egyeseknél.

„Nagyon örülök a mezőnynek. Nagyon örülök a gyümölcslégynek ”- mondta a társgyőztes Michael Rosbash az Associated Press-nek.

Gyümölcslegyek az egész világon megtalálhatók. Az UC Benoitja még látta őket zümmögni egy antarktiszi kutatóállomáson belül, ahol valószínűleg Chiléből importált élelmiszer-készleteket raktak el.

A legyek az 1900-as évek elején váltak népszerű tanulmányi alanyokká, amikor a biológusok elkezdték feltárni a genetikai öröklődés működését. A középiskolai biológiai tankönyvek még mindig a gyümölcslégy szemének színét használják a koncepció illusztrálására.

Michal Polak, az UC professzora.

„Arra számítunk, hogy az anyai étrend hatással lesz az utódokra. De igazi meglepetés volt kapcsolatot találni az apai étrend és az utódok között. ”

- Michal Polak, az UC biológiai tudományok professzora

A labor „munkagépe”

Ma a tudósok rendszeresen tanulmányozzák a gyümölcslegyeket, mert génjeink 60, illetve betegséggénjeinek több mint 75 százaléka osztozik bennük. A genetikusok feltérképezték teljes genomjukat. Több mint 150 éves tanulmány tette ezt az igénytelen kis legyet jó modellrendszerré - mondta Polak.

"Szinte önkényes, miért választották a gyümölcslegyeket" - mondta Polak. - Ez csak az eredeti laboratóriumok munkalova lett.

Benoit szerint a legyek praktikus és olcsó tesztalanyok.

„Gyorsan szaporodnak. Néhány százat csak egy ilyen kis üvegbe rakhat. Több ezer gyümölcslégy kaphat ugyanabban a térben, ahova hat egér fér el ”- mondta Benoit. „Remek rendszer, amin dolgozhatunk. Ezért válaszoltak rájuk annyi kérdésre. ”

A gyümölcslegyek gyorsan szaporodnak és nem igényelnek sok helyet, ami vonzóvá teszi őket a kutatás számára.

Hogyan működött a tanulmány

Az UC-tanulmányhoz Polak izolálta a Drosophila melanogaster gyümölcslégyfaj nőstényeit és hímjeit, amely hatalmas vörös szeméről és nagy szaporodási képességéről híres. Egyetlen légy naponta 50 tojást, vagy akár 2000 tojást is rakhat rövid, két hónapos élete során.

Az UC kutatói ugyanolyan étrendben táplálták a nőstényeket. De a hímeket 30 különféle étrenddel és cukorral etették. A legyek mindent elfogyaszthattak az üvegpoháruk alján lévő agar-keverékből, de az ételek minősége drámai módon változott, alacsony és magas fehérje-, szénhidrát- és kalóriakoncentráció mellett.

Fontos, hogy egyik legy sem halt éhen. Ez biztosította, hogy a kísérlet nem akaratlanul kiszűrte a leggyengébb és legkevésbé robusztus hímeket - mondta Polak.

A szigorú étrenden töltött 17 nap után a hímeket egyedileg és egymás után pározták két nősténnyel, akik mindegyikük ugyanazt az élesztős kukoricalisztet kapta. A párosodott nő étrendjének és életkorának szabályozásával a kutatók megpróbálták korlátozni az anyai körülmények változásait a vizsgálat során.

A hímek egymás utáni pároztatásával a kutatók meg akarták ismerni a hím párzási sorrend hatását és azt, hogy az étrend milyen szerepet játszott a hím ejakulátumának megváltoztatásában.

Az első párzás után a hímlégyet 15 perccel később egy második nősténnyel pározták. Ezután a nőstényeket izolált tenyésztő fiolákba helyezték, amelyeket tojásrakásra alkalmas szőlőagarral töltöttek meg. 24 óra elteltével a kutatók megszámolták petéiket.

Újabb 24 órás inkubációs periódus után a petéket mikroszkóp alatt megvizsgáltuk, hogy meghatározzuk, hány kikelt vagy tartalmaz életképes embriót. A meg nem termékenyített petesejteket eltávolítottuk. Az első számlálás után a kutatók további 24 órát vártak, hogy időt adhassanak életképtelen petesejteknek a fejlődésükre vagy kikelésükre, de egyik sem tette.

A helytelen táplálkozás eredményei

Polak és Benoit megállapította, hogy a második párzásból származó embriók nagyobb valószínűséggel maradnak életben, mivel apjuk étrendje javult a táplálkozásban. Ezek a hatások kevésbé nyilvánvalóak voltak az első párosítás során. Hasonlóképpen, az embrió mortalitás a magas szénhidráttartalmú és alacsony fehérjetartalmú étrendet tápláló hímek utódai esetében volt a legmagasabb.

A kutatók összefüggést találtak a hím testállapota és utódai halálozása között is. Azoknál a férfiaknál, akik alacsonyabb energiatartalommal (az egész test zsírsavakban, glükózban és fehérjében mérve) nagyobb valószínűséggel kevesebb túlélő utód született.

A nőstények nagyjából azonos számú petét raktak a hím étrendjétől vagy párzási gyakoriságától függetlenül. De a tanulmány azt sugallta, hogy a hím ejakulátumában valami fontos elveszett az első és a második párosítás között.

"A második párosodás az, ahol az étrend hatása valóban megerősödött" - mondta Polak. „A rossz állapotú lesoványodott férfiak magasabb emberséget produkáltak. De csak a második párosításban.

Polak tanulmánya azt is megállapította, hogy az első párzás során a legmagasabb kalóriatartalmú étrenddel táplált hím legyeknél előforduló embrióhalandóság valamivel magasabb volt.

"Szép számmal készültek tanulmányok, amelyek arra utalnak, hogy a férfi táplálkozása befolyásolja a reproduktív képességet" - mondta Benoit. "De az életképesség csökkenése sokkal kisebb volt, mint amit az alacsony minőségű étrendben láttunk, vagy maszkírozódhatott, mivel csak egyetlen párzást értékeltek."

Polak szerint a tanulmány kérdéseket vet fel azzal kapcsolatban, hogy a táplálkozás milyen hatással lehet az egymást követő generációkra. Egy 2002-es svéd lakossági vizsgálat összefüggést talált 9 éves gyermekek között, akiknek bőségesen volt hozzáférésük az élelemhez, valamint unokáik körében magasabb volt a cukorbetegség és a szívbetegségek aránya. Eközben azoknak a gyermekeknek, akiknek az éhínség miatt ugyanabban az életkorban szembe kellett nézniük, olyan gyermekeik és unokáik voltak, akiknél kevesebb volt a szívbetegség és a cukorbetegség.

Polak tanulmányát részben a Nemzeti Tudományos Alapítvány négyéves 882 000 dolláros támogatásával finanszírozták.

Joshua Benoit, az UC biológiai professzora olyan fajokat tanulmányozott, mint a szúnyogok, a kullancsok és a csetonlegyek.