Licht aktiviert dendritische Arborisierungsneuronen der Klasse IV. Bild vor der Stimulation mit sensorischen Neuronen des larvalen dorsalen Clusters. Bildnachweis: Nature, doi: 10.1038 / nature09576

(PhysOrg.com) - Neue Forschungen in den USA haben ergeben, dass Fruchtfliegenlarven eine Reihe von Photorezeptoren aufweisen, die den Körper bedecken und selbst dann Licht erfassen können, wenn ihre primitiven "Augen" bedeckt oder entfernt sind.

Die Fähigkeit, Licht wahrzunehmen, ist für Fruchtfliegenlarven wichtig, da sie sich in verrottende Früchte graben und dabei ihre rudimentären Augen (sogenannte Bolwig-Organe) auf dem Kopf bedecken. Wenn ihr ganzer Körper in der Frucht vergraben ist, besteht eine geringere Gefahr von Raubtieren. Wenn sie also Licht erkennen können, werden sie auf die Tatsache aufmerksam gemacht, dass der Körper exponiert und daher anfällig ist. Junge Larven können auch sterben, wenn sie zu lange hellem Licht ausgesetzt sind.

Die Forscher, Yang Xian und Kollegen von der Universität von Kalifornien in San Franciso, New York University und dem Janelia Farm Research Campus in Virginia, verglichen die Reaktionen auf Licht von intakten Wildtyp-Fruchtfliegen ( Drosophila melanogaster ) und solchen mit Funktionsstörungen Bolwig-Orgeln.

Ihre Ergebnisse zeigten, dass sich beide Gruppen von Larven bei Intensitäten von 0, 57 mW mm –2 oder höher vom Licht entfernten, aber bei niedrigeren Lichtintensitäten waren diejenigen, denen Bolwig-Organe fehlten, weniger lichtempfindlich. (Ein typischer heller sonniger Tag stellt eine Lichtintensität von etwa 1 mW mm –2 dar .) Beide Gruppen von Larven waren gegenüber kurzen Wellenlängen (blau, violett und ultraviolett) hochempfindlich und gegenüber längeren Wellenlängen (rot und grün) weniger empfindlich.

Dieser Film zeigt die Photoavoidance einer WT-Larve gegenüber dem Lichtfleck von 0, 57 mW / mm2. Video: Nature, doi: 10.1038 / nature09576

Die Wissenschaftler identifizierten den Mechanismus, mit dem die Larven Licht detektieren. Hierbei handelt es sich um ein Netzwerk von Neuronen des Typs IV, dendritische Arborisierungsneuronen, die den Körper der Larve bedecken. Sie markierten die Neuronen mit einem fluoreszierenden Molekül, das in Gegenwart von Kalzium grün leuchtet, das freigesetzt wird, wenn die Neuronen feuern. Dadurch wurde das Netzwerk sichtbar, wenn ein Licht auf die Larven fiel. Sie stellten fest, dass die Neuronen selbst bei Präparation aus den Larven lichtempfindlich waren und keine anderen Faktoren wie Berührung, Temperatur oder reaktive Sauerstoffkonzentrationen beteiligt waren.

Der in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichte Bericht kommt zu dem Schluss, dass die Bolwig-Organe bei schwachem Licht die primären Lichtsensoren sind, bei hellem Licht jedoch das Neuronenarray zum Hauptlichterkennungsmechanismus wird. Die Autoren gaben an, dass weitere Untersuchungen erforderlich sind, um den molekularen Mechanismus aufzudecken, der es den Neuronen ermöglicht, auf Licht zu reagieren, und um herauszufinden, ob andere Tiere ein ähnliches Netzwerk von Fotorezeptoren verwenden.