Vědci se domnívají, že sluch vrtulí a lidí je na buněčné úrovni pozoruhodně podobný, a proto by rádi prozkoumali ucho octomilky, aby se dozvěděli více o tom, jak lidé slyší.
Ale nemohou se snadno dostat k uchu mouchy.
Výzkum vedený University of Iowa našel způsob, jak získat přístup k uchu mouchy – stejně jako k orgánům u jiného hmyzu – i když je chráněno zpevněným vnějším povlakem známým jako exoskeleton. Vědci popisují techniku, která uzavírá hmyz do tvrdé pryskyřice, podobně jako se některý starověký hmyz konzervoval v jantaru. Na rozdíl od trvale uložených zvířat však nová technika umožňuje výzkumníkům otevřít exoskelet a studovat živé orgány a buňky.
Kromě použití této techniky ke studiu sluchu ovocných mušek ji lze podle vědců použít také ke studiu zraku, mozkových funkcí a dalších biologických procesů pomocí živých buněk z testovacích zvířat.
"Vyvinuli jsme jednoduchý postup pro otevření exoskeletu členovců, který odhaluje živou tkáň a neuronální složky," píší autoři v článku publikovaném v otevřeném časopise Frontiers in Physiology. "Věříme, že tento postup bude mít velkou hodnotu, protože pomůže odhalit tajemství smyslových orgánů a dalších buněk uvězněných v mezích velmi malých kutikulárních kompartmentů."
Exoskeleton hmyzu je jako kombinace kostí a kůže, poskytuje dvojité pancéřování, které chrání vnitřní orgány před predátory, nemocemi a dalšími hrozbami. Protože se tyto orgány také často nacházejí na malých, těžko dostupných místech, vědci se snažili je vystavit způsobem, který by jim umožnil studovat je v živém stavu.
Ucho ovocné mušky je dobrým příkladem. Je schovaný v části antény mouchy, která je široká pouhých 80 mikronů, což je méně než šířka lidského vlasu. Přihrádka je také zakryta částí exoskeletu, což ještě ztěžuje náročnost instalace jeho obsahu.
„Základním problémem je, že smyslové buňky jsou zastrčené ve velmi malých anténách, což brání vědcům v přístupu k smyslovým buňkám,“říká Alan Kay, profesor biologie UI a odpovídající autor článku.
Kay se obrátila na stomatologii, aby našla řešení. Jeho otec byl zubař a Kay si pamatuje, jak byl jako dítě fascinován všemi novými věcmi a materiály, které jeho otec používal. Napadlo ho, jestli by mohl zavřít hlavu mouchy do jakéhosi lepidla, kde by byla fixována v prostoru a přesto zůstala naživu, aby mohl studovat buňky a orgány.
"Není nic lepšího než mít podrobnou vnitřní 3D topologii, která je přesně tam."
Christopher Barawacz a Steven Armstrong z UI's College of Dentistry poskytli Kay pryskyřice k vyzkoušení. Jon Scholte a Allan Guymon z UI oddělení chemického a biochemického inženýrství určili chemické vlastnosti pryskyřic.
Konečným produktem byla pryskyřice s konzistencí podobnou medu navržená tak, aby kapička obalila hlavu mouchy a udržela ji na místě, aniž by se k ní přilepila. Kay poté pryskyřici vytvrdil světlem, takže bylo možné provést přesné řezy k izolaci oblasti bez zničení jemných buněk usazených uvnitř. Vědci také přidali živný roztok, aby tkáň a buňky během řezání udržely naživu.
Odtud mohl být řezaný řez zaklíněn do vosku a pozorován a sondován z libovolného úhlu jako zavěšený živý exemplář.
"Není nic jako mít podrobnou interní 3-D topologii, která je tam tak akorát," říká Daniel Eberl, biolog uživatelského rozhraní, který studuje sluch ovocných mušek a je spoluautorem tohoto článku.
Výzkumníci prokázali, že tato technika funguje na mravence, komáry, vodní blechy (dafnie) a roztoče. Eberl a Kay plánují využít tuto techniku, aby se například naučili, proč buňky v uchu mouchy reagují odlišně na vnější podněty.
"Některé senzorické nervové buňky reagují na vibrace, zatímco jiné reagují na jednoduché vychýlení, jak by se to stalo ve vánku," říká Eberl.
Tyto základní sluchové procesy, ať už u much nebo u lidí, zůstávají většinou záhadou.
„Pozoruhodné je, že muší ucho a lidské ucho vypadají naprosto odlišně, ale v tom, jak tyto orgány fungují, je mnoho podobností,“říká Eberl.
