Annons
I huvudet på en alkoholiserad fluga

Bananfluga. Den korta generationstiden hos Drosophila melanogaster gör den mycket lämplig för genetiska studier.

Bild: 
Solent News / Scanpix

I huvudet på en alkoholiserad fluga

Bananflugor som får nobben söker sig till alkohol, och kan även fastna i ett missbruk om de får i sig för mycket. Insekterna ska nu hjälpa forskarna att förstå biologin bakom människans förhållande till alkohol.

Författare: 

Publicerad:

2012-10-17

Bananflugorna verkar uppstå ur tomma intet. Så fort bananer eller äpplen blivit lite väl mogna, så har man ett moln av små tysta insekter runt fruktskålen. Och om man häller upp en öl eller lite vin, så kan man vara säker på att de kommer flygande och dimper ner i glaset. Det är egentligen inte så konstigt, bananflugan förknippar doften av alkohol med mat; den är anpassad till att leva av ruttnande frukt. Och frukt bildar alkohol när den jäser.

– Bananflugan har utvecklat en stor motståndskraft mot alkohol, säger Todd Schlenke, professor vid Emory university i Atlanta, USA, och specialiserad på bananflugans genetik och alkoholvanor.

Han förklarar att bananflugor visserligen föredrar föda med en alkoholhalt på ungefär fyra procent, men att laboratorieförsök har visat att de klarar av att leva hela sina liv på föda som innehåller upp till tolv procent alkohol.

– Tänk dig att allt du åt och drack innehöll lika mycket alkohol som vin. Då skulle du inte klara dig särskilt länge, fortsätter Todd Schlenke.

Alkoholen utgör alltså en del av bananflugornas föda. Men nya forskningsrön visar att den även kan fylla andra funktioner. En forskargrupp vid University of California i San Francisco, USA, undersökte hur flughannarnas framgångar hos det motsatta könet påverkade deras alkoholkonsumtion. Forskarna lät flughannar umgås med obefruktade och parningsvilliga honor. Resultatet blev, inte helt oväntat, sexuellt tillfredsställda flugor av båda könen. Forskarna lät sedan en grupp hanflugor träffa honor som redan parat sig och därför var ointresserade av sex. Under fyra dagar blev hannarna nobbade av honorna.

De nobbade hannarna flyttades sedan till en behållare där de fick fri tillgång till två sorters mat: en alkoholfri variant och en variant med 15 procent alkohol. En klar majoritet föredrog den alkoholhaltiga födan. Även de flughannar som fått para sig fick välja mellan de två matsorterna. Men de sexuellt tillfredsställda hannarna var relativt ointresserade av den alkoholhaltiga maten.

Forskarna har kunnat visa att sex frigör en signalsubstans i flugornas hjärna som kallas neuropeptid F. Signalsubstansen ingår i flughjärnans belöningssystem och när den frigörs i hjärnan uppstår en känsla av välbefinnande. Forskarna lyckades mäta nivåerna av neuropeptiden i bananflugornas hjärnor, och kunde konstatera att de oparade hannarna hade lägre nivåer av signalsubstansen än vad de parade hannarna hade.

– Hjärnans belöningssystem har utvecklats för att förstärka beteenden som bidrar till överlevnaden hos djurarter, som att äta eller para sig. Därför ger sådana beteenden en känsla av välbefinnande. Men även droger kan stimulera belöningssystemet på ett liknande sätt, säger Galit Shohat-Ophir, som var huvudansvarig för studien.

Forskarna lyckades även genmanipulera flugorna så att de kunde styra nivåerna av neuropeptid F. De kunde därför visa att hanflugor som inte fått para sig, men vars nivåer av substansen hade höjts på konstgjord väg, blev helt ointresserade av både alkohol och sex.

Människan har en liknande signalsubstans i hjärnan, den kallas neuropeptid Y. Man vet att personer som lider av bland annat depression och posttraumatiskt stressyndrom har låga nivåer av neuropeptid Y. Forskarna hoppas nu att studierna av bananflugans signalsubstanser ska kunna bidra till att förstå sambanden mellan psykisk ohälsa och drogmissbruk.

 – Om vi kan lära oss att manipulera nivåerna av neuropeptid Y i rätt del av hjärnan, skulle vi kunna lindra effekterna av traumatiska upplevelser, det vill säga sådana upplevelser som kan leda till drogmissbruk, säger Galit Shohat-Ophir.

Ola Hermanson är neuroforskare på Karolinska institutet i Solna. Han anser att studier av bananflugor kan vara till stor hjälp när det gäller att förstå hur droger påverkar människans hjärna. Men han betonar att det främst är de biokemiska processerna som kan studeras. När det gäller beteenden i samband med droger, är det svårt att göra jämförelser mellan människor och flugor.

– Den mänskliga hjärnan innehåller miljoner gånger fler nervceller än bananflugans hjärna, och neuropeptid Y är inblandad i ett mycket stort antal processer i människokroppen, säger han.

Det är inte helt lätt att avgöra om de nobbade flugorna i experimentet blev berusade eller inte. Flugornas ämnesomsättning är så snabb att det är svårt att mäta deras promillehalt under ett pågående försök. Forskarna vet dock hur berusade flugor uppträder.

Galit Shohat-Ophirs forskarkolleger har konstruerat en apparat som de kallar Booz-o-mat (se grafik på nästa sida). Den består av en pump som förser en genomskinlig kammare med en blandning av luft och etanol. Flugorna placeras i kammaren och forskarna kan sedan studera hur alkoholångorna påverkar flugorna.

– Först blir flugorna väldigt aktiva och sociala. Men efter ett tag börjar de få problem med koordinationen, de blir vingliga och snubblar och till slut slocknar de, säger Galit Shohat-Ophir.

Faktum är att bananflugorna blir berusade vid samma promillehalt som människor. Men eftersom de förbränner alkoholen så snabbt, så kan de konsumera större mängder alkohol än vad vi kan göra.

– På ett dygn kan bananflugorna dricka halva sin kroppsvolym av 15-procentig alkohol, det är mycket! Men det är inte nödvändigtvis bra för dem, säger professor Ulrike Heberlein, som är chef över forskarteamet vid University of California.

Ulrike Heberlein och hennes kolleger beslutade sig för att undersöka om bananflugornas frivilliga alkoholintag kunde leda till ett beroende.

En grupp bananflugor fick fri tillgång till både alkoholhaltig och alkoholfri föda. De kunde alltså själva bestämma vilken sorts föda – och hur mycket – de ville äta. Flugorna som deltog i experimentet hade aldrig smakat alkohol tidigare. Forskarna började därför med att undersöka hur de uppfattade alkoholsmak.

Flugornas smaksinne sitter på benen. Det är därför de gillar att klampa runt på din tallrik, de smakar helt enkelt på maten. Om en bananfluga gillar maten så utlöses en speciell reflex: den skickar ut sin snabelliknande mun. Forskarna kunde konstatera att flugorna sökte sig till den alkoholhaltiga maten. Men den utlöste inte några tydliga munreflexer. Flugorna tycktes alltså bli attraherade av doften, men inte uppskatta smaken av alkohol. Men ju längre försöket pågick, desto mer alkohol konsumerade de.

Efter fem dagar tog forskarna bort den alkoholhaltiga maten; flugorna erbjöds nu enbart alkoholfri mat. Det ledde till ett beteende som påminde om abstinens. Flugorna blev överaktiva, och de skakade, som om de hade frossa. Efter tre nyktra dagar fick flugorna återigen välja mellan alkoholfri och alkoholhaltig mat. Flugornas alkoholbegär fanns kvar och deras alkoholkonsumtion var snart lika hög som före den påtvingade avhållsamheten. Forskarna liknade beteendet med att få återfall.

Det kanske verkar konstigt att flugorna utvecklade något som liknar alkoholberoende på några få dagar. Men då får man komma ihåg att en vuxen bananfluga bara lever några veckor. Ur ett flugperspektiv pågick experimentet under en betydande del av deras livstid.

– Det är viktigt att komma ihåg att beroende är ett mänskligt tillstånd, men det är spännande att så många aspekter av beroenden även finns hos bananflugorna, säger Ulrike Heberlein.

Alkoholism är en sjukdom som orsakas av både ärftliga och miljörelaterade faktorer. Ulrike Heberlein och hennes forskarteam försöker nu reda ut hur generna påverkar bananflugornas förhållande till alkohol. Förhoppningen är att forskningsresultaten ska kunna hjälpa oss att förstå hur våra beroenden uppstår.

Forskarteamet har funnit en av de gener som reglerar bananflugans känslighet för alkohol. Genen kallas dLMO, och flugor med nedsatt funktion i dLMO-genen blir lättare berusade än flugor med friska arvsanlag. Ulrike Heberlein och hennes kolleger har även funnit en liknande gen hos möss. Den kallas LMO3. Genom att genmanipulera mössen kunde forskarna konstatera att ju mer aktiv den här genen är, desto större motståndskraft mot alkohol har mössen. Det visade sig även att de möss som tålde större mängder alkohol var ovanligt förtjusta i att dricka.

LMO3-genen finns också hos människor. Men den ingår i en hel grupp av LMO-gener vars funktioner inte är helt klarlagda. Forskarna vet dock att de spelar en viktig roll under fosterutvecklingen.

– Det kan vara så att små medfödda förändringar i LMO-generna kan påverka hur mottaglig man blir för droger senare i livet, säger Ulrike Heberlein.

Det verkar alltså som om alkoholens baksidor även drabbar de små bananflugorna. Men nya forskningsresultat visar att alkohol även kan ha medicinska effekter på flugorna.

Som de flesta insekter angrips bananflugan av parasitsteklar. Stekeln lägger sina ägg i flugans larver. Parasitstekelns egna larver lever sedan inne i bananflugans kropp och äter upp den inifrån. Men det har visat sig att bananflugan kan använda alkohol som medicin mot parasitstekelangrepp.

Todd Schlenke och hans forskarteam lät parasitsteklar lägga ägg i bananflugors larver. Sedan fick parasitangripna larver och friska larver välja mellan mat utan alkohol och mat som innehöll sex procent alkohol. Åttio procent av de fluglarver som hade parasiter i sig föredrog den alkoholhaltiga maten. Friska fluglarver, däremot, höll sig till alkoholfri mat.

När forskarna undersökte larverna som deltagit i experimentet, visade det sig att majoriteten av de larver som ätit av den alkoholhaltiga maten hade blivit av med sina parasiter. Alkoholen hade löst upp parasiternas inälvor.

– Vi misstänkte att alkoholen kunde hjälpa bananflugorna att bli av med parasiterna. Det som överraskade oss var att bananflugorna själva visste om detta och aktivt sökte sig till alkoholen för att medicinera sig, säger Todd Schlenke.

Han anser att det är möjligt att även människor kan döda parasiter genom att konsumera alkohol. Men ännu har ingen undersökt om korta perioder med höga alkoholhalter kan stävja den här typen av sjukdomar.

Du har just läst en artikel från tidskriften Forskning & Framsteg. Prenumerera här.

Kommentera:

Dela artikeln:

TIDNINGEN FÖR DIG SOM ÄR NYFIKEN PÅ ALLVAR
10 nummer 779 kr
2 nummer 99 kr
Du vet väl att du kan läsa Forskning & Framsteg i din läsplatta? Ladda ned appen från App Store eller Google Play. (Läsplatteutgåvan ingår i alla prenumerationer.)

Lägg till kommentar