A Cell című folyóirat beszámolója szerint egy kis genetikával emberi parancsoknak engedelmeskedő gyümölcslegyeket lehet létrehozni, melyek kívánság szerint ugranak, csapkodnak szárnyaikkal és repülnek.

A legyek az első élőlények, melyeket az embernek sikerült távirányítással vezérelni. Egy napon egy hasonló ideg stimulációs folyamat helyreállíthatja a neurológiai betegségektől vagy sérülésektől szenvedő emberek, mint a néhai Christopher Reeve színész és aktivista idegpályáit. A rovarok, állatok, sőt még az emberek viselkedésének manipulálása is lehetséges volt az utóbbi időben. Az elmúlt több mint 50 évben azonban a legtöbb tanulmány az agy adott területeinek elektromos stimulációjára irányult, amit beültetésekkel értek el a kutatók.

Wilder Penfield sebészorvos például elektromos árammal serkentette páciensei kéregállományát, azt állítva, hogy az elektromosság hatással van gondolkodásukra és emlékező képességükre. Az agystimuláció alá vetett majmokat szintén sikerült megtéveszteni, olyan érzetet keltve bennük, mintha valami mozogna a kezükben.

"Laboratóriumunk már évek óta a viselkedés manipulálására tett kísérletekre összpontosít" - magyarázta Gero Miesenböck, a Yale Egyetem orvosi karának sejtbiológus professzora, a Cellben megjelent tanulmány társszerzője, amit munkatársával, Susana Limával közösen publikált. "Korábban egy kollégánk, Boris Zemelman bebizonyította, hogy az ATP, egy ioncsatorna és a fény kombinálásával gerjeszthetők a szövettenyészetek idegsejtjei. Jelenlegi munkánk ennek a megközelítésnek viselkedési összefüggésben vett első gyakorlati alkalmazása."

Gyümölcslégy

Miesenböck a Discovery Newsnak elmondta, hogy a távirányítási rendszer ioncsatorna összetevője olyan, mint egy kulccsal ellátott molekuláris zár. Ezt a zárat és kulcsot az ATP - adenozin-trifoszfát - egy, a legtöbb sejt tevékenységben szerepet játszó vegyület szabályozza és látja el energiával. Az ioncsatorna/ATP/fény távirányító rendszer harmadik összetevője a lézerfény. Ez befolyásolja az ATP-t, amit a legutóbbi kísérletekben úgy alkottak meg, hogy egy foglyul ejtett, inaktív állapotban létezzen. A lézerfény egyetlen villanása kötésre késztetheti a bezárt ATP-molekulát az ioncsatornával, azaz beilleszti a kulcsot a zárba. A stimuláló ATP ezután aktiválja a csatornákat, hogy azok befogadják a fény inputot, ami azonnal idegsejti elektromos tevékenységgé konvertálódik, adott viselkedésre késztetve a legyet.

A tanulmányhoz Miesenböck és Lima az idegpályák egy speciális csoportjára, az úgynevezett óriás idegrost (GF) rendszerre összpontosított, melyeknek a menekülésben van szerepük. Amikor egy légy például egy hirtelen fényváltozásra megriad, az egy ugró mozdulatot és/vagy szárnyai csapkodását váltja ki, és elrepül, köszönhetően a GF-nek. A kutatók azért választották ezt a bizonyos neuroncsoportot, mert ez azon kevesek egyike, melyeket adott mozdulatokhoz tudnak kötni.


A genetikailag átalakított gyümölcslegyeket (Drosophila) egyenként egy lezárt üveghengerbe helyezték. Amikor egy 150 milliszekundumos lézerfény-impulzust irányítottak a légyre, az esetek 60-80 százalékában elkezdett csapkodni szárnyaival és megpróbált elmenekülni. 250 milliszekundumos impulzusokkal ugrásra, szárnycsapásokra és repülésre sikerült bírni a rovarokat ugyanazon sikerrel, így leginkább egy kisebb elektromos hibákkal sújtott távirányítású repülőgépmodellre emlékeztetett.

"Elképesztő, hogy a távirányítás ilyen jól működik, azzal együtt, hogy mennyi mindennek kell megfelelnie" - írta Ronald L. Davis, a Cell véleményezésében. Davis szerint a legnagyobb akadályokat az ATP nem megfelelő bezárása, vagy változó koncentrációi jelentik az ionkamrák közelében, melyek veszélyeztethetik a távirányító rendszer használatát egyes jövőbeli kutatási projektekben, ám szerinte ezek áthidalhatók. "A neuronok távolról történő stimulálása most hozzáadódik számos más, az utóbbi években kifejlesztett módszertanhoz, átalakítva a főként a molekuláris idegtudományok kérdéseinek kutatásában szerepet játszó gyümölcslegyet egy csodálatos lehetőséget ígérő lénnyé, ami mind a molekuláris mind a szerkezeti idegtudományokba betekintést enged" - összegzett Davis.