Fruitvliegjes gebruiken een ingenieuze truc om rottend fruit te vinden:ze ruiken de koolstofdioxide (CO₂) die het fruit afgeeft als het begint te ontbinden. Wetenschappers weten al lang dat fruitvliegjes gespecialiseerde neuronen in hun antennes hebben die zijn afgestemd om CO₂ te detecteren, maar het exacte moleculaire mechanisme waarmee deze neuronen werken is een mysterie gebleven. Nu heeft een nieuwe studie, gepubliceerd in het tijdschrift Nature Neuroscience, eindelijk de individuele receptoren op deze neuronen geïdentificeerd die CO₂ detecteren. Het onderzoek onthult ook hoe deze receptoren kunnen worden geblokkeerd, waardoor mogelijk de deur wordt geopend naar nieuwe manieren om fruitvliegjes en ander ongedierte dat wordt aangetrokken door CO₂ onder controle te houden.

Hoe fruitvliegen CO₂ detecteren

De studie werd geleid door onderzoekers van de University of California, Berkeley. De onderzoekers gebruikten een combinatie van genetica, elektrofysiologie en beeldvormingstechnieken om de CO₂-receptoren op fruitvliegneuronen te identificeren. Ze ontdekten dat deze receptoren deel uitmaken van een familie van eiwitten die ionotrope glutamaatreceptoren (iGluRs) worden genoemd. Deze receptoren worden normaal gesproken geactiveerd door de neurotransmitter glutamaat, maar in het geval van fruitvliegjes zijn ze geëvolueerd om ook op CO₂ te reageren.

De onderzoekers ontdekten ook dat de CO₂-receptoren zich op de toppen van de dendrieten van de neuronen bevinden. Dit is het deel van het neuron dat signalen ontvangt van andere neuronen en sensorische cellen. De CO₂-receptoren kunnen zelfs zeer lage CO₂-niveaus detecteren, wat essentieel is voor fruitvliegjes om rottend fruit te vinden.

Hoe CO₂-receptoren te blokkeren

Naast het identificeren van de CO₂-receptoren, vonden de onderzoekers ook een manier om deze te blokkeren. Ze screenden een bibliotheek met verbindingen en identificeerden een klein molecuul dat zich aan de receptoren bindt en verhindert dat ze reageren op CO₂. Deze verbinding zou mogelijk kunnen worden gebruikt om nieuwe manieren te ontwikkelen om fruitvliegjes en ander ongedierte dat wordt aangetrokken door CO₂ te bestrijden.

Potentiële toepassingen

De ontdekking van de CO₂-receptoren op fruitvliegneuronen zou een aantal potentiële toepassingen kunnen hebben. Het zou bijvoorbeeld kunnen worden gebruikt om nieuwe manieren te ontwikkelen om fruitvliegjes en ander ongedierte dat wordt aangetrokken door CO₂ te bestrijden. Het kan ook worden gebruikt om de reukzin van andere insecten en dieren te bestuderen. Ten slotte zou het wetenschappers kunnen helpen beter te begrijpen hoe neuronen werken en hoe ze sensorische informatie verwerken.

Ongediertebestrijding

De in dit onderzoek geïdentificeerde CO₂-receptoren kunnen worden gebruikt om nieuwe manieren te ontwikkelen om fruitvliegjes en ander ongedierte dat wordt aangetrokken door CO₂ te bestrijden. Vallen kunnen bijvoorbeeld worden voorzien van CO₂ en vervolgens worden gebruikt om het ongedierte te vangen. Als alternatief kunnen verbindingen die de CO₂-receptoren blokkeren worden gesproeid op gewassen of andere gebieden waar ongedierte een probleem vormt. Dit zou het ongedierte minder goed in staat stellen voedsel te vinden en zou kunnen helpen hun populaties te verkleinen.

Het reukvermogen bestuderen

De in dit onderzoek geïdentificeerde CO₂-receptoren kunnen ook worden gebruikt om de reukzin van andere insecten en dieren te bestuderen. Door de CO₂-receptoren bij verschillende soorten te vergelijken, kunnen wetenschappers meer te weten komen over hoe het reukvermogen is geëvolueerd en hoe het voor verschillende doeleinden wordt gebruikt. Deze informatie kan helpen om beter te begrijpen hoe dieren omgaan met hun omgeving en hoe ze voedsel en partners vinden.

De neuronfunctie begrijpen

Ten slotte zou de ontdekking van de CO₂-receptoren op fruitvliegneuronen wetenschappers kunnen helpen beter te begrijpen hoe neuronen werken en hoe ze sensorische informatie verwerken. Deze informatie zou kunnen helpen het vakgebied van de neurowetenschappen vooruit te helpen en tot nieuwe inzichten te leiden in de manier waarop de hersenen werken.